NASA's luchtvaartinnovators zijn klaar om dingen supersonisch aan te pakken, maar met een rustige twist.

Voor het eerst in decennia, NASA-luchtvaart gaat vooruit met de bouw van een bestuurd X-vliegtuig, helemaal opnieuw ontworpen om sneller te vliegen dan geluid met de nieuwste stille supersonische technologieën.

De missie van het nieuwe X-vliegtuig:cruciale gegevens leveren die commerciële supersonische passagiersvluchten over land mogelijk maken.

Daartoe, NASA heeft op 2 april een contract van $ 247,5 miljoen toegekend aan Lockheed Martin Aeronautics Company uit Palmdale, Californië, om het X-vliegtuig te bouwen en tegen het einde van 2021 af te leveren aan het Armstrong Flight Research Center van het bureau in Californië.

"Het is super spannend om terug te zijn met het ontwerpen en vliegen van X-vliegtuigen op deze schaal, " zei Jaiwon Shin, NASA's associate administrator voor luchtvaart. "Onze lange traditie van het oplossen van de technische barrières van supersonische vluchten ten voordele van iedereen gaat door."

De sleutel tot succes voor deze missie - bekend als de Low-Boom Flight Demonstrator - zal zijn om het vermogen te demonstreren om supersonisch te vliegen, maar genereer sonische knallen zo stil, mensen op de grond zullen ze nauwelijks opmerken, als ze ze al horen.

huidige regelgeving, die gebaseerd zijn op vliegtuigsnelheid, supersonische vluchten over land verbieden. Met de low-boom vluchten, NASA is van plan gegevens te verzamelen over hoe effectief de stille supersonische technologie is in termen van publieke acceptatie door over een handvol Amerikaanse steden te vliegen, die nog moeten worden geselecteerd.

De volledige set van gemeenschapsresponsgegevens is bedoeld voor levering in 2025 aan de Federal Aviation Administration (FAA) en de International Civil Aviation Organization (ICAO) van waaruit ze nieuwe regels kunnen ontwikkelen en aannemen op basis van waargenomen geluidsniveaus om commerciële supersonische vluchten over land.

Jaren van onderzoek naar geluidsgolven, te beginnen met de X-1 die voor het eerst de geluidsbarrière doorbrak in 1947 - toen NASA het National Advisory Committee for Aeronautics was - maakte de weg vrij voor de bijna stille behandeling van supersonische vluchten door de Low-Boom Flight Demonstration X-plane.

Het antwoord op de manier waarop het ontwerp van de X-plane een stille sonische knal maakt, is de manier waarop de uniek gevormde romp supersonische schokgolven genereert. Schokgolven van een conventioneel vliegtuigontwerp vloeien samen naarmate ze verder uitdijen van de neus en staart van het vliegtuig, resulterend in twee verschillende en donderende sonische knallen.

Maar de vorm van het ontwerp stuurt die schokgolven weg van het vliegtuig op een manier die voorkomt dat ze samenkomen in twee luide knallen. In plaats daarvan, de veel zwakkere schokgolven bereiken de grond nog steeds gescheiden, die zal worden gehoord als een snelle reeks zachte dreunen - nogmaals, als iemand die buiten staat ze al opmerkt.

Het is een idee dat voor het eerst in de jaren zestig werd getheoretiseerd en in de jaren daarna door NASA en anderen werd getest, inclusief vliegen van 2003-2004 een F-5E Tiger straaljager gemodificeerd met een uniek gevormde neus, wat bewees dat de boom-reducerende theorie deugdelijk was.

NASA's vertrouwen in het ontwerp van de Low-Boom Flight Demonstration wordt ondersteund door recenter onderzoek waarbij gebruik wordt gemaakt van resultaten van de nieuwste windtunneltests, en geavanceerde computersimulatietools, en daadwerkelijke vliegproeven.

Recente studies hebben methoden onderzocht om de aerodynamische efficiëntie van supersonische vliegtuigvleugels te verbeteren, en probeerde de verspreiding van geluidsgolven door de atmosfeer beter te begrijpen.

Zelfs een 150 jaar oude fotografische techniek heeft de afgelopen jaren geholpen de moderne mysteries van het gedrag van supersonische schokgolven te ontrafelen.

"We hebben deze belangrijke mijlpaal alleen bereikt dankzij het werk dat NASA heeft geleid met zijn vele partners van andere overheidsinstanties, de lucht- en ruimtevaartindustrie en vooruitstrevende academische instellingen overal, zei Peter Coen, NASA's Commercial Supersonic Technology-projectmanager.

Dus nu is het tijd om metaal te snijden en met de bouw te beginnen.

De configuratie van het X-vliegtuig zal gebaseerd zijn op een voorlopig ontwerp ontwikkeld door Lockheed Martin in het kader van een contract dat in 2016 is toegekend. Het voorgestelde vliegtuig zal 94 voet lang zijn met een spanwijdte van 29,5 voet en een volledig van brandstof voorzien startgewicht van 32, 300 pond.

De ontwerponderzoekssnelheid van het X-vliegtuig op een kruishoogte van 55, 000 voet is Mach 1.42, of 940 mph. Zijn topsnelheid zal Mach 1.5 zijn, of 990 mph. De jet wordt aangedreven door een enkele General Electric F414-motor, de krachtbron die wordt gebruikt door F/A-18E/F-jagers.

Een enkele piloot zal in de cockpit zijn, die gebaseerd zal zijn op het ontwerp van de achterste cockpitstoel van de T-38-trainingsstraal die jarenlang door NASA-astronauten werd gebruikt om bekwaam te blijven in krachtige vliegtuigen.

Jim Less is een van de twee belangrijkste NASA-piloten bij Armstrong die met het X-vliegtuig zullen vliegen nadat de piloten van Lockheed Martin de eerste testvluchten hebben voltooid om er zeker van te zijn dat het ontwerp veilig is om te vliegen.

"Een supersonisch bemand X-vliegtuig!" Minder gezegd, staat al te popelen om de besturing in handen te krijgen. "Dit wordt waarschijnlijk een once-in-a-lifetime kans voor mij. We zijn allemaal behoorlijk opgewonden."

Less is de plaatsvervangend hoofdpiloot voor Low-Boom Flight Demonstration. Hij en zijn baas, hoofdpiloot Nils Larson, hebben al enige input geleverd voor zaken als het ontwerp van de cockpit en de ontwikkeling van de simulatoren die ze zullen gebruiken voor vliegtraining terwijl het vliegtuig in aanbouw is.

"Het is vrij zeldzaam in de carrière van een testpiloot dat hij bij alles betrokken kan zijn, van de ontwerpfase tot de vliegfase, en eigenlijk de hele levensduur van het programma, "Minder gezegd.

Het programma is opgedeeld in drie fasen en het voorlopige schema ziet er als volgt uit:

• 2019 – NASA voert een kritische ontwerpbeoordeling uit van de X-plane-configuratie met lage giek, die, indien succesvol, maakt het mogelijk om de uiteindelijke constructie en montage te voltooien.
• 2021 – De bouw van het vliegtuig in de Skunk Works-faciliteit van Lockheed Martin in Palmdale is voltooid, gevolgd door een reeks testvluchten om aan te tonen dat het vliegtuig veilig is om te vliegen en voldoet aan alle prestatie-eisen van NASA. Het vliegtuig wordt dan officieel afgeleverd bij NASA, het voltooien van fase één.
• 2022 - In fase twee zal NASA het X-vliegtuig in het supersonische testbereik boven Edwards laten vliegen om te bewijzen dat de stille supersonische technologie werkt zoals ontworpen, zijn prestaties zijn robuust, en het is veilig voor operaties in het National Airspace System.
• 2022 tot 2025 – Fase drie begint met de eerste testvluchten van de gemeenschap, die zal worden opgevoerd vanuit Armstrong. Verdere responsactiviteiten van de gemeenschap zullen plaatsvinden in vier tot zes steden in de VS.

Alle luchtvaartonderzoekscentra van NASA spelen een rol in de Low-Boom Flight Demonstration-missie, inclusief de bouw van de demonstrator en de community overflight-campagne. Voor de low-boom flight demonstrator zelf, dit zijn hun rollen:

• Ames-onderzoekscentrum, Californië—configuratiebeoordeling en systeemtechniek.
• Armstrong Vluchtonderzoekscentrum, Californië — luchtwaardigheid, systeemtechniek, veiligheid en missieverzekering, vlucht/grondoperaties, vlucht systemen, project management, en community response testen.
• Glenn onderzoekscentrum, Cleveland-configuratiebeoordeling en voortstuwingsprestaties.
• Langley-onderzoekscentrum, Virginia—systeemtechniek, configuratiebeoordeling en onderzoeksgegevens, vlucht systemen, project management, en community response testen.

"Er zijn zoveel mensen bij NASA die hun uiterste best hebben gedaan om ons op dit punt te krijgen, " zei Shin. "Dankzij hun werk tot nu toe en het werk dat nog gaat komen, we zullen dit X-vliegtuig kunnen gebruiken om de wetenschappelijk verzamelde responsgegevens van de gemeenschap te genereren die essentieel zijn voor het veranderen van de huidige regels om de luchtvaart te transformeren!"