Un concept d'artiste du démonstrateur de vol à flèche basse à l'extérieur du hangar Skunk Works de Lockheed Martin Aeronautics Company à Palmdale, Californie. Crédit :Lockheed Martin
Les innovateurs aéronautiques de la NASA sont prêts à prendre les choses supersoniques, mais avec une touche tranquille.
Pour la première fois depuis des décennies, L'aéronautique de la NASA avance avec la construction d'un X-plane piloté, conçu à partir de zéro pour voler plus vite que le son avec les dernières technologies supersoniques silencieuses.
La mission du nouveau X-plane :fournir des données cruciales qui pourraient permettre le transport aérien commercial de passagers supersoniques au-dessus de la terre.
À cette fin, La NASA a attribué le 2 avril un contrat de 247,5 millions de dollars à Lockheed Martin Aeronautics Company de Palmdale, Californie, pour construire l'avion X et le livrer au centre de recherche en vol Armstrong de l'agence en Californie d'ici la fin de 2021.
"C'est super excitant d'être de retour en train de concevoir et de piloter des avions X à cette échelle, " dit Jaiwon Shin, Administrateur associé de la NASA pour l'aéronautique. "Notre longue tradition consistant à résoudre les barrières techniques du vol supersonique au profit de tous se poursuit."
La clé du succès de cette mission – connue sous le nom de Low-Boom Flight Demonstrator – sera de démontrer la capacité de voler en supersonique, mais génèrent des bangs soniques si silencieux, les gens au sol les remarqueront à peine, s'ils les entendent.
Réglementation en vigueur, qui sont basés sur la vitesse de l'avion, interdire les vols supersoniques au-dessus de la terre. Avec les vols low-boom, La NASA a l'intention de recueillir des données sur l'efficacité de la technologie supersonique silencieuse en termes d'acceptation du public en survolant une poignée de villes américaines, qui n'ont pas encore été sélectionnés.
Ce biréacteur Northrop F-5E modifié a été utilisé en 2003 pour le programme de démonstration Shaped Sonic Boom de la NASA, un effort réussi pour montrer que la forme d'un avion peut être utilisée pour réduire l'intensité des bangs soniques qu'il crée lors d'un vol supersonique. Crédit :NASA
L'ensemble complet des données de réponse de la communauté est destiné à être livré en 2025 à la Federal Aviation Administration (FAA) et à l'Organisation de l'aviation civile internationale (OACI) à partir desquelles ils peuvent développer et adopter de nouvelles règles basées sur les niveaux sonores perçus pour permettre le survol commercial supersonique. terre.
Des années de recherche sur le bang sonique, à commencer par le X-1 franchissant pour la première fois le mur du son en 1947 – lorsque la NASA était le Comité consultatif national de l'aéronautique – a ouvert la voie au traitement presque silencieux du vol supersonique de l'avion X de démonstration en vol à flèche basse.
La réponse à la façon dont la conception du X-plane crée un bang sonique silencieux réside dans la façon dont sa coque à la forme unique génère des ondes de choc supersoniques. Les ondes de choc d'une conception d'avion conventionnelle fusionnent lorsqu'elles s'éloignent du nez et de la queue de l'avion, résultant en deux bangs sonores distincts et tonitruants.
Mais la forme de la conception envoie ces ondes de choc loin de l'avion d'une manière qui les empêche de se réunir en deux booms bruyants. Au lieu, les ondes de choc beaucoup plus faibles atteignent le sol encore séparées, qui sera entendu comme une série rapide de coups doux - encore une fois, si quelqu'un debout à l'extérieur les remarque.
C'est une idée théorisée pour la première fois dans les années 1960 et testée par la NASA et d'autres au cours des années qui ont suivi, y compris le vol de 2003-2004 d'un avion de chasse F-5E Tiger modifié avec un nez de forme unique, ce qui a prouvé que la théorie de la réduction du boom était valable.
La confiance de la NASA dans la conception de la démonstration de vol à flèche basse est renforcée par ses recherches plus récentes utilisant les résultats des derniers tests en soufflerie, et des outils avancés de simulation informatique, et des essais en vol réels.
Des études récentes ont étudié des méthodes pour améliorer l'efficacité aérodynamique des ailes d'avions supersoniques, et a cherché à mieux comprendre la propagation du bang sonique dans l'atmosphère.
Dans cette image schlieren, des ondes de choc commencent à se former autour de ce T-38. Ils se propagent loin de l'avion et sont entendus au sol comme un bang sonique. La NASA utilise cette imagerie pour étudier les ondes de choc et apprendre à rendre les bangs soniques plus silencieux. Crédit :NASA
Même une technique photographique vieille de 150 ans a aidé à percer les mystères modernes du comportement des ondes de choc supersoniques au cours des dernières années.
"Nous n'avons atteint cette étape importante que grâce au travail que la NASA a mené avec ses nombreux partenaires d'autres agences gouvernementales, l'industrie aérospatiale et les institutions universitaires avant-gardistes partout, " a déclaré Peter Coen, Chef de projet Commercial Supersonic Technology de la NASA.
Alors maintenant, il est temps de couper le métal et de commencer la construction.
La configuration de l'X-plane sera basée sur une conception préliminaire développée par Lockheed Martin dans le cadre d'un contrat attribué en 2016. L'avion proposé mesurera 94 pieds de long avec une envergure de 29,5 pieds et aura une masse au décollage entièrement alimentée de 32, 300 livres.
La vitesse de recherche de conception du X-plane à une altitude de croisière de 55, 000 pieds est Mach 1,42, ou 940 mph. Sa vitesse de pointe sera de Mach 1,5, ou 990 mph. Le jet sera propulsé par un seul moteur General Electric F414, le groupe motopropulseur utilisé par les chasseurs F/A-18E/F.
Un seul pilote sera dans le cockpit, qui sera basé sur la conception du siège de cockpit arrière du jet d'entraînement T-38, célèbre utilisé pendant des années par les astronautes de la NASA pour rester compétents dans les avions hautes performances.
Jim Less est l'un des deux principaux pilotes de la NASA à Armstrong qui pilotera l'avion X après que les pilotes de Lockheed Martin aient terminé les premiers vols d'essai pour s'assurer que la conception est sûre à voler.
Le pilote d'essai de recherche de la NASA, Jim Less. Crédit :NASA / Maria Werries
"Un avion X supersonique habité !" Moins dit, déjà impatient de mettre la main sur les commandes. "Ce sera probablement une opportunité unique pour moi. Nous sommes tous très excités."
Less est le pilote en chef adjoint pour la démonstration en vol à faible flèche. Lui et son patron, pilote en chef Nils Larson, ont déjà apporté leur contribution à des choses comme la conception du poste de pilotage et le développement des simulateurs qu'ils utiliseront pour l'entraînement au vol pendant la construction de l'avion.
"C'est assez rare dans la carrière d'un pilote d'essai qu'il puisse être impliqué dans tout, de la phase de conception à la phase de vol, et vraiment toute la vie du programme, " Moins dit.
Le programme est divisé en trois phases et le calendrier provisoire ressemble à ceci :
Tous les centres de recherche aéronautique de la NASA participent à la mission Low-Boom Flight Demonstration, qui comprend la construction du démonstrateur et la campagne de survol communautaire. Pour le démonstrateur en vol low-boom lui-même, voici leurs rôles :
"Il y a tellement de gens à la NASA qui ont fait de leur mieux pour nous amener à ce point, " dit Shin. " Grâce à leur travail jusqu'à présent et au travail à venir, nous serons en mesure d'utiliser cet avion X pour générer les données de réponse de la communauté collectées scientifiquement, essentielles pour modifier les règles actuelles et transformer l'aviation !"
