Наземні випробування літака NASA X-59 демонструють багатообіцяючі досягнення в записі тихих звукових ударів, створюючи основу для більш тихих надзвукових подорожей. Експериментальний літак NASA X-59 є унікальним – він спроектований так, щоб літати швидше за швидкість звуку, але не створювати гучних звукових ударів.
Щоб підтвердити здатність X-59 літати на надзвуковій швидкості, видаючи при цьому лише тихі звукові “удари”, NASA потрібно мати можливість записувати ці звуки з землі. Агентство нещодавно завершило тести, спрямовані на розуміння обладнання та процедур, необхідних для таких записів.
Революційні наземні системи запису
Під час польотів NASA Carpet Determination In Entirety Measurements (CarpetDIEM) досліджували якість і надійність нового покоління наземних систем запису, зосереджуючись на тому, як розгортати системи для випробувань X-59 і отримувати дані, які вони збирають. Загалом дослідники встановили 10 мікрофонних станцій на 30-мильній ділянці пустелі поблизу Центру льотних досліджень НАСА ім. Армстронга в Едвардсі, штат Каліфорнія.
Етапи підготовки та тестування
“Ми намагаємося відповісти на питання, скільки людей потрібно для щоденного обслуговування цих приладів, як отримувати дані, скільки транспортних засобів потрібно – на всі ці питання, пов’язані з нашою роботою”, – сказав д-р Форрест Карпентер, головний дослідник третьої серії польотів, відомої під назвою CarpetDIEM III. “Зараз ми ніби вчимося танцювати, щоб, коли дійдемо до великого танцю, бути готовими до нього”.
Сам X-59 ще не літає, тому, використовуючи F-15 і F-18 з НАСА Армстронга, випробування CarpetDIEM III включали 20 надзвукових прольотів зі швидкістю від 1,15 до 1,4 Маха на висотах від 40 000 до 53 000 футів. Під час трьох прольотів F-18 виконував спеціальний маневр перевернутого пікірування для імітації тихого звукового удару, причому під час одного з них рівень шуму становив 67 децибел, що є мірою сприйняття шуму реактивного літака спостерігачем на землі.
Зниження гучності Sonic Boom
“Ми очікуємо, що звуковий удар X-59 не перевищуватиме 75 децибел гучності”, – сказав Ларрі Кліатт, керівник підпроекту на етапі акустичної валідації Quesst. “Це набагато тихіше, ніж у Concorde, рівень гучності якого перевищував 100 децибел”.
Для того, щоб виміряти ці дуже тихі звукові удари, наземні системи реєстрації, що використовувалися під час польотів CarpetDIEM, були відкалібровані для вимірювання рівня гучності близько 50 децибел – це еквівалентно знаходженню в кімнаті з працюючим холодильником.
CarpetDIEM III також підтвердив використання автоматичного залежного спостереження-трансляції, існуючої технології, яка використовується на всіх комерційних і більшості приватних літаків для передачі даних про швидкість і місцезнаходження. Ця система запускає наземні системи запису, щоб почати запис.
“Ми не можемо тримати 70 різних людей біля кожного приладу, – сказав Кліатт. “Ми повинні були знайти спосіб автоматизувати цей процес”.
Довговічність і ефективність
Системи запису спроектовані таким чином, щоб витримувати стихію пустелі, екстремальну літню спеку і холод взимку, а також бути стійкими до пошкоджень від диких тварин, таких як гризуни, койоти і лисиці.
“Коли ми перейдемо до другої фази місії Quesst, ми плануємо робити ці записи звукових ударів протягом дев’яти місяців”, – сказав Кліатт. “Ми повинні мати прилади і операції, які можуть полегшити таке тривале розгортання”.
Ще один засвоєний урок – час налаштування станцій запису склав трохи менше години, порівняно з очікуваними 2 з половиною годинами. З огляду на продуктивність систем, команда оцінить, чи потрібно їм відвідувати всі об’єкти щодня під час другого етапу тестування.
Співпраця та координація
Команда також дізналася про процеси координації та документування, необхідні для таких досліджень, як із внутрішніми організаціями, такими як офіси NASA Armstrong з охорони навколишнього середовища та безпеки, так і з зовнішніми сторонами, зокрема:
- Бюро землеустрою США, яке дало дозвіл на використання державних земель для тестування
- Правоохоронці, які допомогли охороняти місце тестування
- Федеральна авіаційна адміністрація, яка дозволила літакам NASA польоти за межами повітряного простору авіабази Едвардс, щоб провести частину випробувань CarpetDIEM
Дивлячись вперед
Щоб підготуватися до другого етапу Quesst, дослідники планують провести практичні заняття у 2024 році, враховуючи всі отримані уроки та найкращі практики з усіх трьох етапів CarpetDIEM.