NASA har mycket erfarenhet när det kommer till att utveckla överljudsflygplan. Faktum är att testning av överljudsfarkoster var hur NASA började, när det fortfarande var känt som National Advisory Committee for Aeronautics (NACA). Börjar med Bell X-1 , traditionen att använda X-plan och andra experimentella flygplan fortsätter och har utvecklats till hypersoniska scramjets och rymdplan (som X-37 ).
Och nu, för första gången på decennier, vill NASA utveckla ett nytt överljudsflygplan. Men medan tidigare flygplan utvecklades för att slå hastighetsrekord, är syftet med detta senaste X-plan att skapa en Tyst överljudstransport (QueSST). NASA hoppas att detta farkost kommer att ge avgörande data som kan möjliggöra utvecklingen av kommersiella överljudsflygresor över land.
För detta ändamål tilldelade NASA ett kontrakt på 247,5 miljoner dollar till Lockheed Martin Aeronautics Company den 2 april för att bygga X-planet och leverera det till byråns Armstrong Flight Research Center i Kalifornien i slutet av 2021. Som Jaiwon Shin, NASA:s biträdande administratör för flygteknik, angav i en nyligen genomförd NASA pressmeddelande , det här projektet är som att återbesöka NASA-forskningens gamla dagar.
Bell X-1, där Chuck Yeager 'bröt' ljudbarriären 1947. Kredit: NASA
'Det är superspännande att vara tillbaka och designa och flyga X-plan i denna skala,' sa han. 'Vår långa tradition av att lösa de tekniska hindren för överljudsflyg till förmån för alla fortsätter.'
Tidigare fanns överljudsflygningar tillgängliga, åtminstone för personer som hade råd. Dessa inkluderade den brittisk-franska Concorde (som fungerade fram till 2003) och den ryska Tupolev Tu-144 (pensionerades 1983). Men dessa farkoster var oförmögna att genomföra överljudsflygningar över land på grund av hur brytning av ljudbarriären skulle generera en ljudbom – som är extremt hög och potentiellt skadlig.
Som ett resultat, nuvarande Federal Aviation Administration (FAA) regler förbjuder överljudsflyg över land. Syftet med detta senaste flygplan – känt som Low-Boom Flight Demonstrator – är att genomföra överljudsflygningar som skapar ljudbommar som är så tysta att de kommer att vara praktiskt taget omärkbara för människor på marken. Nyckeln är hur X-planets unikt formade skrov genererar supersoniska stötvågor.
Med konventionella flygplansdesigner sammansmälter stötvågor när de expanderar bort från flygplanets nos och svans, vilket resulterar i två distinkta ljudbommar. Däremot skickar X-planets skrovdesign stötvågor bort från flygplanet på ett sätt som hindrar dem från att mötas. Istället skickas mycket svagare stötvågor till marken som skulle höras som en serie mjuka dunsar.
Denna modifierade Northrop F-5E-jet användes under 2003 för NASA:s Shaped Sonic Boom Demonstration-program, ett framgångsrikt försök att visa att ett flygplans form kan användas för att minska intensiteten på de ljudbommar som det skapar när det flyger överljud. Kredit: NASA
Sedan 1960-talet har NASA testat idén med fordon som stridsflygplanet F-5E Tiger II. Detta flygplan, som flög testflyg 2003-2004 som en del av NASA Formad Sonic Boom-demonstration program, hade en unikt formad näsa och visade att bomreducerande teori var bra. Senare flygprovning , vindtunneltester och avancerade datorsimuleringsverktyg har också visat att tekniken kommer att fungera.
Som Peter Coen, NASA:s projektledare för kommersiell överljudsteknik, uppgav :
'Vi har nått denna viktiga milstolpe enbart på grund av det arbete som NASA har lett med sina många partners från andra statliga myndigheter, flygindustrin och framåtblickande akademiska institutioner överallt.'
X-planets konfiguration kommer att vara baserat på en QueSST-design som Lockheed Martin utvecklade 2016 i samarbete med NASA, och som genomförde tester i en vindtunnel vid NASA:s Glenn Research Center i 2017 . Det föreslagna flygplanet kommer att mäta 28,65 meter (94 fot) långt, ha ett vingspann på cirka 9 meter (29,5 fot) och ha en startvikt på 14 650 kg (32 300 lbs).
Baserat på företagets design kommer X-planet att drivas av en enda General Electric F414-motor, samma som används av F/A-18E/F stridsflygplan. Den kommer att flygas av en enda pilot och ha en toppfart på Mach 1,5 (1590 km; 990 mph) och en hastighet på Mach 1,42 (1513 km; 940 mph) på en marschhöjd av 16764 meter (55 000 fot).
Illustration av NASA:s planerade Low Boom Flight Demonstration-flygplan enligt beskrivningen under projektets preliminära designgranskning förra veckan. Medverkande: NASA / Lockheed Martin
Som Shin indikerade är utvecklingen av X-planen en gemensam ansträngning som involverar alla NASA:s flygforskningscenter:
'Det finns så många människor på NASA som har gjort sitt allra bästa för att få oss till denna punkt. Tack vare deras arbete hittills och det arbete som kommer kommer vi att kunna använda detta X-plan för att generera vetenskapligt insamlade svarsdata från samhället som är avgörande för att ändra de nuvarande reglerna för att förändra flyget!”
Programmet är uppdelat i tre faser som preliminärt är planerade att pågå från 2019 till 2025. Fas ett, som kommer att pågå från 2019 till 2021, kommer att bestå av en kritisk designgenomgång som förberedelse för bygget. Om det lyckas påbörjas bygget kl Lockheed Martins Skunk Work 's anläggning i Palmdale, följt av en serie testflygningar och kulminerade med leveransen av farkosten till NASA.
Fas två, planerad att börja 2022, kommer att bestå av att NASA flyger X-planet i överljudstestområdet över Edwards Air Force Base i södra Kalifornien för att se om det är säkert för operationer i National Airspace System. Fas tre, som löper från 2023 till 2025, kommer att bestå av de första testflygningarna för samhällsrespons (som arrangeras från Armstrong Air Force Base) följt av ytterligare testflygningar över fyra till sex städer i USA.
Data som samlas in från dessa tester för gemenskapssvar kommer sedan att levereras till FAA och till Internationella civila luftfartsorganisationen (ICAO) – för närvarande inriktat på leverans 2025 – så att de kan anta nya regler baserat på upplevda ljudnivåer. Om Low-Boom Flight Demonstrator skulle visa sig vara effektiv, kan kommersiella överljudsflygningar över land äntligen bli genomförbara.
Och se till att njuta av den här videon av X-planets utveckling, med tillstånd av NASA:
Vidare läsning: NASA