NASA представляє передові технології, щоб зробити надзвукові польоти тихішими

NASA має намір випробувати вдосконалені інструменти для оцінки тихих звукових ударів, створюваних надзвуковим літаком X-59. Ці інструменти включають датчик удару, який збирає детальні дані про тиск від ударних хвиль, що виникають під час надзвукового польоту. Ці зонди, важливі для перевірки комп’ютерних моделей, які передбачають силу ударної хвилі, випускаються у двох версіях, орієнтованих на різні поля вимірювання, і будуть перевірені з використанням літака F-15B у різних конфігураціях польоту.

Інструмент NASA для вимірювання звукового удару

NASA готується випробувати прогрес у ключовому інструменті, призначеному для вимірювання характерних «звукових ударів», створюваних його тихим надзвуковим дослідницьким літаком X-59. Цей інструмент, відомий як датчик удару, є конусоподібним пристроєм даних повітря, спеціально розробленим для захоплення унікальних ударних хвиль, створених X-59. Дослідники з Дослідницького центру польотів Армстронга НАСА в Едвардсі, Каліфорнія, розробили дві версії зонда для збору точних даних про тиск під час надзвукового польоту. Одна версія оптимізована для вимірювань ближнього поля, вловлюючи ударні хвилі поблизу джерела літака. Інший зонд призначений для вимірювань в середині поля, збираючи дані на висотах від 5000 до 20 000 футів нижче X-59.

Випробування надзвукового польоту та збір даних

Коли літак літає на надзвуку, він генерує ударні хвилі, які поширюються навколишнім повітрям, створюючи гучні звукові гуркіт. X-59 розроблений, щоб відводити ці ударні хвилі, зменшуючи гучні звукові удари до більш тихих звукових ударів. Під час тестових польотів літак F-15B з датчиком удару, прикріпленим до його носа, літатиме з X-59. Приблизно 6-футовий зонд буде безперервно збирати тисячі проб тиску в секунду, фіксуючи зміни тиску повітря, коли він пролітає крізь ударні хвилі. Дані з датчиків будуть життєво важливі для перевірки комп’ютерних моделей, які передбачають силу ударних хвиль, створених X-59, центральною частиною місії NASA Quesst.

«Зонд із визначенням удару діє як джерело правди, порівнюючи прогнозовані дані з вимірюваннями в реальному світі», — сказав Майк Фредерік, головний дослідник NASA для зонда.

Для зонда ближнього поля F-15B літатиме поблизу X-59 на крейсерській висоті приблизно 55 000 футів, використовуючи налаштування «слідування за лідером», що дозволяє дослідникам аналізувати ударні хвилі в режимі реального часу. Зонд середнього поля, призначений для окремих місій, збиратиме більше корисних даних, коли ударні хвилі наближатимуться до землі.

Досягнення в технології ударно-хвильового аналізу

Здатність зондів вловлювати невеликі зміни тиску особливо важлива для X-59, оскільки очікується, що його ударні хвилі будуть набагато слабкішими, ніж у більшості надзвукових літаків. Порівнюючи дані зондів із прогнозами передових комп’ютерних моделей, дослідники можуть краще оцінити їхню точність.

«Зонди мають п’ять отворів для тиску, один на кінці та чотири навколо конуса», — сказав Фредерік. «Ці порти вимірюють зміни статичного тиску, коли літак пролітає через ударні хвилі, допомагаючи нам зрозуміти характеристики ударів конкретного літака». Порти комбінують свої вимірювання для розрахунку місцевого тиску, швидкості та напрямку потоку повітря.

Оновлення технології розпізнавання ударів

Дослідники незабаром оцінять модернізацію датчика удару ближнього поля під час тестових польотів, де зонд, встановлений на одному F-15B, збиратиме дані, переслідуючи другий F-15 під час надзвукового польоту. Оновлення включають розміщення датчиків тиску зонда – пристроїв, які вимірюють тиск повітря на конусі – лише на відстані 5 дюймів від його портів. У попередніх конструкціях ці перетворювачі розміщувалися на відстані майже 12 футів, затримуючи час запису та спотворюючи вимірювання.

Температурна чутливість попередніх конструкцій також представляла проблему, спричиняючи коливання точності зі зміною умов. Щоб вирішити цю проблему, команда розробила систему обігріву для підтримки постійної температури датчиків тиску під час польоту.

«Зонд відповідатиме вимогам щодо роздільної здатності та точності місії Quesst», — сказав Фредерік. «Цей проект показує, як NASA може використовувати існуючі технології та адаптувати їх для вирішення нових завдань».