NASA працює над переоцінкою обмеження надзвукової швидкості

П’ятдесят років тому федеральний уряд заборонив усі цивільні надзвукові польоти над землею. Правило забороняє невійськовим літакам літати швидше за звук, щоб їхні звукові гуркіти не лякали публіку внизу та не турбували їх про потенційну шкоду майну. Офіційно введена в дію 27 квітня 1973 року, заборона була введена під впливом опитувань громадської думки в містах, де над головами літали надзвукові військові реактивні літаки, і багато людей казали, що їм не подобається те, що вони чують, або те, як у них брязкають вікна через звукові гуркіт.

Хоча деякі дослідження запропонували способи пом’якшення впливу звукових ударів, авіаційна технологія 1960-х і початку 1970-х років не була достатньо складною, щоб повністю розв’язати проблему вчасно, щоб запобігти введенню цього правила. Але сьогодні NASA працює над рішенням.

«Це правило, про яке сьогодні багато людей не знають, але воно лежить в основі нашої місії Quesst з його тихим надзвуковим літаком X-59», — сказав Пітер Коен, менеджер НАСА з інтеграції місії Quesst.

NASA X-59 розроблено для польоту швидше за звук, але з різко зниженим шумом – люди під ним почують звукові «стуки», а не гуркіт, якщо вони взагалі щось почують. Щоб перевірити сприйняття громадськістю цього шуму, частина плану Quesst включає політ X-59 над кількома громадами, щоб дослідити реакцію людей.

NASA передасть результати американським і міжнародним регулюючим органам, які розглянуть нові правила, які скасують заборону, яка діяла так довго. Метою є нормативна зміна, яка зосереджуватиметься на звукі, який створює літак, а не на обмеженні швидкості.

«Ми точно готові написати нову главу в історії надзвукових польотів, зробивши повітряні подорожі над землею вдвічі швидшими, але безпечними, стійкими та набагато тихішими, ніж раніше», — сказав Коен.

Бум-бум

Джерела федеральної заборони на надзвукові польоти сягають 1947 року, коли ракетний літак XS-1 вперше подолав звуковий бар’єр і започаткував героїчну еру дослідження швидкості звуку. Спочатку все полягало в тому, щоб навчитися керувати X-літаками швидше та вище. Ніхто не замислювався про звукові удари, здебільшого тому, що мало людей жило там, де проводилися дослідження.

Не зважаючи на ранній інтерес до того, що тоді було загадковим явищем, створеним, коли літак летить швидше за швидкість звуку та створює атмосферні ударні хвилі, які ми чуємо як звукові удари, було небагато інструментів і лише обмежені дані, щоб допомогти зрозуміти, що відбувається. Але коли ВПС і ВМС почали розгортати велику кількість надзвукових реактивних літаків на базах по всій країні, інтерес до звукових ударів швидко зріс, оскільки все більше людей стали піддаватися впливу часто тривожного шуму.

Починаючи з 1956 року й продовжуючи аж до 1960-х років, ВПС, ВМС, НАСА та Федеральна авіаційна адміністрація (FAA) використовували ресурси для вивчення того, як звукові удари формуються за різних умов, як вони впливають на будівлі та як громадськість буде реагувати в різних місцях.

Протягом тих років, використовуючи багато типів надзвукових реактивних літаків, мешканці Атланти, Чикаго, Далласа, Денвера, Лос-Анджелеса та Міннеаполіса, зокрема, усі піддавалися впливу звукових ударів військових винищувачів і бомбардувальників, що летіли над ними на великій висоті.

Два зосереджених дослідження – одне в Сент-Луїсі в 1961 році, інше в Оклахома-Сіті в 1964 році (які отримали назву Бонго та Бонго II відповідно) – не залишили жодних сумнівів, що громадськість не повністю підтримувала звичайні звукові удари, що спускалися згори. Випробування викликали національні новини та підігріли негативні настрої щодо надзвукового польоту.

Надзвуковий транспорт

У міру того, як ця робота з кращого розуміння та прогнозування формування звукового удару тривала і породила перші уявлення про те, як мінімізувати звуковий удар шляхом зміни форми літака, уряд США почав співпрацювати з промисловістю у спробі розробити надзвуковий транспорт, або SST. Оголошення SST президентом Джоном Ф. Кеннеді в червні 1963 року підняло інтерес до вивчення та пом’якшення звукових ударів з технічної точки зору, перетворивши дослідження на головний пріоритет.

Проект SST мав на меті створити прототип нового комерційного надзвукового авіалайнера, здатного перевозити до 300 пасажирів у будь-яку точку світу на швидкості, що в три рази перевищує швидкість звуку.

(Зверніть увагу, що швидкість звуку змінюється залежно від температури та висоти. На рівні моря та температурі 68 градусів за Фаренгейтом вона становить 768 миль/год.)

Авіаційне співтовариство поспішало розвивати своє розуміння надзвукових ударних хвиль, щоб зменшити потенційний рівень звукового удару SST. Але ці дослідники не змогли випередити швидкість, з якою виникали проблеми з навколишнім середовищем і політичні дискусії, загрожуючи приземленням літака ще до того, як він був побудований.

Три події влітку 1968 року продемонстрували це:

• 31 травня під час церемонії в Академії військово-повітряних сил США в Колорадо винищувач F-105 Thunderchief подолав звуковий бар’єр, пролетівши над територією школи на висоті 50 футів. Звуковий удар вибив 200 вікон збоку від знаменитої каплиці ВПС і поранив десяток людей.

• Через тиждень, 8 червня, New York Times опублікувала редакційну статтю, використовуючи інцидент у Колорадо, щоб підкреслити небезпеку звукових ударів для миру та добробуту нації, стверджуючи, що багато хто «до смерті наляканий цим».

• Після цього 21 липня Конгрес наказав FAA розробити стандарти «Контролю та зменшення авіаційного шуму та звукового удару».

За кілька років FAA офіційно запропонувало правило, яке обмежувало б польоти цивільних літаків на швидкості понад 1 Мах. Потім у травні 1971 року Конгрес скасував програму SST, і правило про заборону цивільних надзвукових польотів над землею набуло чинності через два роки. пізніше.

У той самий час Велика Британія та Франція розробляли та випробовували Concorde, який з 1976 по 2003 рік забезпечував комерційні надзвукові повітряні перельоти. Було багато причин для його загибелі, включаючи смертельну катастрофу в 2000 році, але економічні та екологічні проблеми очолюють список. Обмеження на польоти над землею зі швидкістю звуку через заборону в США та інших країнах значно обмежили його можливості отримання прибутку.

Швидкість проти звуку

Надалі, щоб скасувати заборону та забезпечити життєздатний ринок надзвукових повітряних перельотів над землею, ідея полягає в тому, що регулятори базуватимуть нові правила на інших стандартах, ніж раніше. Обмеження швидкості, створене в 1973 році, не враховувало можливість того, що літак може летіти на надзвуку, але не створювало звукових ударів, які могли б вплинути на будь-кого внизу. На той час це була справедлива оцінка, оскільки технології, необхідні для цього, ще не існувало.

«І тепер так», — сказав Коен. «Отже, замість правила, заснованого виключно на швидкості, ми пропонуємо правило базуватися на звукі. Якщо звук надзвукового польоту недостатньо гучний, щоб заважати будь-кому внизу, немає жодних причин, чому літак не може літати на надзвуку».

Протягом останніх півстоліття аеронавігаційні новатори NASA методично працювали над проблемою вгамування буму. X-59 від Quesst знаходиться на шляху до підтвердження цієї технології, з громадськими польотами та найважливішими громадськими опитуваннями, які мають відбутися незабаром після цього. З усім тим, громадське сприйняття надзвукових літаків, що літають над головою сьогодні, виходить далеко за межі звукового гуркоту. Шум аеропорту, викиди та вплив на клімат – це фактори, на які ще потрібно звернути увагу.

Зі своїми партнерами з уряду, промисловості та академічних закладів NASA також працює над вирішенням цих проблем. Але все це не матиме значення, доки не буде зроблено перший крок – скасування півстолітньої заборони на надзвукові польоти над землею.

«Ми дуже раді зробити цей великий крок вперед, але ми розуміємо, що потрібно зробити більше», — сказав Коен.