«Починить звуковой барьер»: экспериментальный X-59 впервые преодолел скорость звука
X-59, экспериментальный сверхзвуковой самолёт NASA, разработанный в партнёрстве с Lockheed Martin, впервые преодолел звуковой барьер. Это испытание представляет собой важный шаг на пути к «тихому сверхзвуковому» полёту, при котором летательный аппарат превышает скорость в 1 Мах — скорость звука, — производя лишь лёгкий хлопок вместо оглушительного грохота.
5 июня пилот-испытатель Джим «Клю» Лесс поднял машину в воздух с авиабазы Эдвардс в Калифорнии и совершил 81-минутный полёт по круговому маршруту, сообщили в NASA. За это время X-59 достиг скорости 1,1 Маха — 1147 км/ч — на высоте 13 200 метров.
Однако, несмотря на успешное прохождение этого ключевого испытания, «тихие» сверхзвуковые способности машины пока остаются недостаточно изученными: во время полёта X-59 сопровождал истребитель F-15, чей громкий сверхзвуковой удар заглушил шум от X-59. Дальнейшие испытания, запланированные на конец этого года, должны лучше продемонстрировать прогресс экспериментального самолёта в области снижения шума.
Прорывая барьеры
Первый в мире сверхзвуковой полёт состоялся в 1947 году, когда лётчик-испытатель ВВС США Чарльз «Чак» Йегер поднял в небо над калифорнийской пустыней Мохаве самолёт Bell X-1. Йегер разогнал машину до скорости 1,06 Маха, открыв новую эру возможностей в авиации — но не обязательно для коммерческих воздушных путешествий.
«Мы всегда в шутку говорим, что X-1 сломал звуковой барьер, а мы теперь пытаемся его починить», — рассказала BBC в 2023 году Кэтрин Бам, менеджер проекта NASA Low Boom Flight Demonstrator, курирующая разработку X-59.
Когда самолёт движется вперёд, он расталкивает молекулы воздуха перед собой. Это заставляет воздух вибрировать, создавая звуковые волны, которые расходятся от летательного аппарата, словно кильватерный след за лодкой. Когда аппарат преодолевает звуковой барьер, волны воздушного давления позади него сжимаются и формируют ударную волну, которая высвобождает энергию в виде оглушительного «сверхзвукового удара».
Сверхзвуковой удар может превышать 110 децибел — это так же громко, как работающий на полную мощность сталелитейный завод, и выше порога, при котором большинство людей испытывает боль в ушах. Известны даже случаи, когда сверхзвуковые удары наносили материальный ущерб — например, разбивали окна и, как минимум однажды, аквариумы. По этой причине в 1973 году Федеральное управление гражданской авиации США запретило невоенным самолётам преодолевать звуковой барьер над американской сушей.
Хотя «Конкорд» авиакомпаний Air France и British Airways, летавший между Лондоном или Парижем и Нью-Йорком с 1976 по 2003 год, был первым в мире коммерческим сверхзвуковым рейсом, этому лайнеру разрешили эксплуатироваться только потому, что он преодолевал звуковой барьер над Атлантическим океаном. В конечном счёте его вывели из эксплуатации после того, как один из рейсов потерпел крушение при взлёте из парижского аэропорта Шарль-де-Голль, унеся жизни всех находившихся на борту.
Сверхдлинный, тонкий нос X-59 спроектирован таким образом, чтобы минимизировать ударную волну, создаваемую его сверхзвуковым хлопком. Самолёт, производящий более тихий звуковой «шлепок», мог бы открыть дорогу коммерческим внутренним рейсам над сушей со скоростью выше звуковой. Это означало бы, что пассажиры смогли бы, к примеру, добраться из Лос-Анджелеса в Нью-Йорк менее чем за три часа (по сравнению с нынешними пятью-шестью часами полёта). Однако NASA пока не обнародовало информацию о том, сколько именно децибел произвёл первый сверхзвуковой удар X-59.
Помимо коммерческих перспектив, тихий сверхзвуковой полёт имеет очевидные военные применения, поскольку делает секретные миссии значительно менее заметными для обнаружения. В ближайшие недели NASA планирует провести первый испытательный полёт X-59 в «условиях, приближенных к реальной миссии», в ходе которого самолёт достигнет скорости 1,4 Маха на высоте около 17 000 метров.
Если дальнейшие испытания подтвердят расчёты инженеров, X-59 может стать не просто экспериментальной диковинкой, а поворотной точкой в истории авиации. Суть революции кроется не в рекордах скорости — 1,1 Маха, которых достиг аппарат, это лишь скромное начало, — а в переосмыслении самого подхода к преодолению звукового барьера. Традиционный сверхзвуковой удар — это, по сути, взрывная волна, которая N-образным импульсом катится по земле, заставляя вздрагивать целые города. X-59 же, благодаря аэродинамической форме, растягивает этот импульс во времени, превращая резкий грохот в мягкий, почти безобидный хлопок — примерно как звук захлопывающейся вдалеке автомобильной двери.
Именно этот «тихий хлопок» и станет предметом пристального изучения в следующих фазах проекта. После того как X-59 выполнит серию полётов на скоростях до 1,4 Маха, NASA начнёт облёт выбранных населённых пунктов, чтобы собрать данные о том, как люди на земле воспринимают новый тип звукового воздействия. Эти субъективные оценки — не менее важная часть эксперимента, чем показания микрофонов и датчиков давления. В конце концов, именно общественное восприятие, а не только инженерные расчёты, определит, снимут ли когда-нибудь регуляторы запрет 1973 года на сверхзвуковые полёты над сушей.
Если запрет будет пересмотрен, последствия окажутся тектоническими. Представьте себе мир, в котором перелёт из Сиднея в Лондон занимает не сутки, а десять часов; где деловая встреча в Токио не требует недельной командировки из Сан-Франциско; где расстояние перестаёт быть непреодолимым барьером для человеческого общения. Конечно, на пути к этому будущему предстоит решить ещё множество проблем — от расхода топлива на сверхзвуковых скоростях до стоимости билетов, которые неизбежно будут выше, чем на дозвуковые рейсы. Но первый шаг сделан: X-59 доказал, что можно лететь быстрее звука, не оглушая всех внизу. И пока F-15, сопровождавший экспериментальный аппарат, ревел на полную мощь, где-то внутри этого грохота уже слышался тихий, обнадёживающий хлопок будущего.
