Первый полет без грома: X-59 на пути к беззвучным сверхзвуковым перелетам

Экспериментальный самолет X-59, разработанный NASA и компанией Lockheed Martin, впервые поднялся в небо, сделав шаг в истории как первый сверхзвуковой самолет, созданный для того, чтобы производить мягкий «глухой звук» вместо громкого звука сверхзвукового удара.

Полет X-59 — важный шаг к коммерческим сверхзвуковым путешествиям, которые были запрещены в США с 1973 года.

Тестовый полет, который запланировали на примерно один час, стартовал с завода Lockheed Martin в Палмдейле, Калифорния, и приземлился в Центре исследований авиации NASA в Эдвардсе, Калифорния, 28 октября. Самолет развил максимальную скорость около 240 миль в час (386 километров в час) и поднялся на высоту около 12,000 футов (3,658 метров). В этом тесте не были достигнуты сверхзвуковые скорости, так как основной задачей было проверка критически важных систем.

Согласно данным Lockheed Martin, X-59 может развивать максимальную скорость до Mach 1.4, или 925 миль в час (1,489 км/ч), что почти в два раза быстрее Boeing 747. Самолет спроектирован для полета на высоте 55,000 футов (16,764 метра). Размах его крыльев составляет 30 футов (9.1 м), высота — 14 футов (4.3 м), а длина — 100 футов (30.5 м), что придаёт ему сходство с рыбой-меч.

Сбоку длинный нос самолета сужается к кончику, но на самом деле он имеет форму долота. Такая форма носа предназначена для изменения конфигурации ударных волн, создавшихся при сверхзвуковом полете, благодаря чему самолет становится значительно тише, чем существующие сегодня сверхзвуковые самолеты, полеты которых над населёнными районами в США запрещены из-за их громких звуковых ударов.

Саундтреки сверхзвуковых самолётов вызываются ударными волнами, создаваемыми быстро сжимаемым воздухом, подобно гремящему грому. Когда самолет летит, он толкает воздух перед собой, создавая давленые волны. Когда самолет превышает звуковую скорость, эти волны не могут быстро уйти, и собираются в одну крупную ударную волну, что и вызывает громкий звук.

Противоречивое шестимесячное испытание над Оклахома-Сити в 1964 году показало, что звуковые ударные волны от сверхзвуковых самолетов, летающих слишком близко к земле, могут разбивать окна, вызывать незначительные повреждения зданий и пугать людей. В конце исследования более четверти опрошенных заявили, что не могут смириться с звуковыми ударами.

Для уменьшения воздействия ударов дизайн X-59 разделяет обычные ударные волны на несколько меньших, что приводит к «глухим звукам», сопоставимым по громкости со звуком закрывающейся двери автомобиля.

Ударные волны, вызывающие звуковые удары, можно увидеть с помощью специализированной фотографии, известной как шлирен-имиджинг, которая была разработана в 1864 году немецким физиком Августом Тёплером. Это основано на том, как меняющееся давление воздуха искажает проходящий через него свет. Изучение ударных волн помогает понять, соответствуют ли аэродинамические характеристики самолета моделям, созданным с помощью компьютеров и малых моделей самолетов в аэродинамических туннелях.

X-59 планируется использовать в сверхзвуковых будущих тестовых полетах, и если всё пойдет по плану, он будет использован для изучения общественной реакции на его «глухие звуки» — что может открыть дорогу к возобновлению коммерческих сверхзвуковых полетов в США, но с существенно меньшим шумом.