Nội dung bài viết
Các chuyến bay thử nghiệm siêu thanh yên tĩnh của NASA cuối cùng có thể được thực hiện trong chuyến công du quốc gia.
Hơn hai thập kỷ kể từ lần cuối cùng máy bay siêu thanh Concorde cất cánh trên bầu trời, NASA đã bay một chiếc máy bay thử nghiệm được thiết kế để thay thế những tiếng nổ âm thanh lớn bằng tiếng đập êm hơn tương đương với tiếng cửa ô tô đóng sầm lại cách đó 20 feet.
Một chương trình thử nghiệm chuyến bay thành công của NASA có thể ảnh hưởng đến việc thiết kế các máy bay siêu âm trong tương lai có khả năng bay trên các tuyến đường bộ mà không làm rung chuyển các tòa nhà—và thần kinh của con người.
Lockheed Martin X-59 Quest – từ viết tắt của Công nghệ siêu âm yên tĩnh – lần đầu tiên cất cánh vào cuối năm ngoái và gần đây đã bắt đầu các chuyến bay thử nghiệm siêu thanh.
Nhưng không giống như nhiều máy bay “X-plane” thử nghiệm có thể không bao giờ rời khỏi không phận hạn chế gần Căn cứ Không quân Edwards ở California, NASA dự định cuối cùng sẽ đưa X-59 đi một chuyến vòng quanh nước Mỹ để cư dân ở nhiều thành phố và thị trấn khác nhau có thể đưa ra phản hồi về những “tiếng đập” âm thanh yên tĩnh hơn mà nó tạo ra.
Jim “Clue” Less, một phi công thử nghiệm và kỹ sư hàng không vũ trụ của NASA, cho biết trong một cuộc phỏng vấn với Ars: “Thông thường, một chiếc máy bay X là một loại máy bay đơn giản, 'tập hợp nó lại từ một loạt các bộ phận của các máy bay khác và chỉ ...
Chúng tôi muốn chứng minh điều đó, nhưng sau đó chúng tôi cần một chiếc máy bay đủ mạnh để chúng tôi có thể bay khắp nơi và thu thập dữ liệu đó.” Động thái này diễn ra vào thời điểm Quốc hội Hoa Kỳ đang thúc đẩy luật có thể hợp pháp hóa việc di chuyển siêu âm trên đất liền.
Điều đó sẽ đảo ngược lệnh cấm năm 1973 do Cục Hàng không Liên bang Hoa Kỳ thực hiện, vốn được thông báo bởi phản ứng dữ dội của công chúng và khiếu nại về tiếng ồn sau các cuộc thử nghiệm của quân đội Hoa Kỳ về các chuyến bay siêu thanh trên Thành phố Oklahoma, Chicago và St.
Louis vào những năm 1960.
Nhưng ngay cả khi chương trình X-59 cho thấy khả năng di chuyển siêu âm yên tĩnh hơn thì bất kỳ sự hồi sinh tiềm năng nào của các chuyến bay siêu thanh thương mại vẫn sẽ phải chứng minh khả năng tài chính khả thi bất chấp những thách thức như chi phí tiêu thụ nhiên liệu lớn.
Less và Peter Coen, người quản lý tích hợp sứ mệnh cho sứ mệnh Quesst của NASA và là cựu giám đốc dự án Công nghệ siêu thanh thương mại của NASA, đã nói chuyện rất lâu với Ars về những điều kỳ quặc khi lái một chiếc máy bay siêu thanh không có cửa sổ phía trước, thiết kế “frankenjet” của máy bay X, một chuyến bay thử nghiệm sớm đầy khó khăn và những gì mọi người trên khắp Hoa Kỳ có thể mong đợi khi X-59 bắt đầu thực hiện chuyến lưu diễn quốc gia.
Chuyến bay đặc biệt của X-59 rame, được phát triển bởi Lockheed Martin Skunk Works hợp tác với NASA, thoạt nhìn có vẻ nổi bật nhất — đặc biệt là phần mũi dài và thon chiếm gần 1/3 chiều dài gần 100 feet của máy bay.
Mũi được thiết kế để giúp phá vỡ sóng xung kích thường được tạo ra khi máy bay bay nhanh hơn tốc độ âm thanh.
Coen nói với Ars: “Tất cả các tính năng của X-59, từ mũi thon dài đến động cơ gắn trên đầu cho đến hình dạng của cánh, mỗi tính năng đó đều được thực hiện theo cách này hay cách khác để kiểm soát cường độ của sóng xung kích”.
Máy bay siêu thanh thường tạo ra nhiều sóng xung kích phát ra từ mũi, buồng lái, cửa hút gió động cơ, cánh và đuôi máy bay. Coen giải thích, những sóng xung kích riêng lẻ đó “bắt đầu chồng chất lên nhau” và cuối cùng tạo thành hai sóng xung kích còn lại truyền xuống mặt đất.
Người dân trên mặt đất thường nghe thấy tiếng nổ kép của hai đợt sóng xung kích dưới dạng một vụ nổ âm thanh đơn lẻ.
Coen cho biết: “Thủ thuật để giải quyết vấn đề bùng nổ âm thanh” liên quan đến việc tạo ra một thiết kế khung máy bay có thể tạo ra các sóng xung kích có cường độ tương tự trong khi cách đều nhau nhất có thể dọc theo máy bay.
Điều đó làm chậm d sở hữu quá trình nhiều sóng xung kích hợp nhất thành các sóng xung kích lớn hơn và cho phép bầu khí quyển làm suy yếu các sóng xung kích nhỏ hơn để làm mờ sự thay đổi áp suất mạnh thành mức tăng dần dần.
Kết quả là tai con người sẽ nghe thấy tiếng “bụp hoặc tiếng vù” trái ngược với tiếng nổ âm thanh thông thường, Coen nói.
Trong khi tiếng ồn bùng nổ siêu thanh của Concorde ở mức khoảng 105 tính bằng decibel (PldB) – có khả năng đủ để làm rung chuyển các khung cửa sổ và đồ gia dụng nếu máy bay siêu thanh không bị cấm bay trên đất liền – thì mục tiêu của sứ mệnh Quest của NASA là chứng minh một cú đập âm thanh nhẹ nhàng hơn gần 75 PldB.
Một sự đánh đổi của chiếc mũi dài và thon của X-59 là không có cửa sổ phía trước cho phi công. Như một bài thuyết trình của NASA lưu ý, chiếc máy bay có phi hành đoàn đáng chú ý cuối cùng bay ở Hoa Kỳ mà không có cửa sổ hướng về phía trước là chiếc máy bay đơn Spirit of St.
Louis của Charles Lindbergh, đã thực hiện chuyến bay xuyên Đại Tây Dương không ngừng nghỉ đầu tiên vào năm 1927. Thay vào đó, phi công X-59 dựa vào Hệ thống Tầm nhìn eXternal (XVS) do Trung tâm Nghiên cứu Langley của NASA phát triển.
Hệ thống này sử dụng hai camera có độ phân giải cao ở trên và dưới máy bay để hiển thị góc nhìn về phía trước cho phi công thông qua màn hình 4K. Cùng một màn hình cung cấp dữ liệu chuyến bay bổ sung thông qua các tính năng thực tế tăng cường để hỗ trợ cất cánh và hạ cánh.
X-59 cũng có các cửa sổ bên thực tế cho phép phi công kiểm tra các mép đường băng khi di chuyển trên mặt đất, cất cánh và hạ cánh.
Mặc dù một số kỹ sư và quản lý dự án ban đầu lo ngại về việc các phi công có thể thích ứng với hệ thống XVS tốt đến mức nào, Less và David Nils Larson, phi công thử nghiệm X-59 chính, đã chuẩn bị trước bằng cách dành hàng trăm giờ huấn luyện trong thiết bị mô phỏng X-59, trong đó Less có hơn 300 giờ và Larson dành hơn 500 giờ.
Họ cũng đã thực hành khoảng 1.000 lần hạ cánh mô phỏng mỗi lần. Less nói với Ars: “Nó không giống như việc nhảy lên một chiếc F-18 hay F-15, nơi bạn có tầm nhìn tuyệt vời xung quanh, nhưng khi chúng tôi ở trên X-59, điều này là bình thường đối với chúng tôi”.
“Nó đã trở nên rất thường xuyên.” Vào năm 2021, NASA cũng đã đánh giá khả năng của công nghệ XVS trong việc giúp phi công dễ dàng phát hiện máy bay ở gần, thực hiện các tình huống bay thử nghiệm trực tiếp với phần cứng được lắp đặt trên chiếc Beechcraft King Air của NASA.
Phi công sử dụng hệ thống XVS thường có thể phát hiện máy bay gần đó nhanh hơn phi công ngồi phía trước và nhìn ra ngoài cửa sổ, có thể do khả năng xử lý hình ảnh của chnology.
Gợi ý thực hành:
1. Theo dõi thông báo từ cơ quan địa phương tại California.
2. Kiểm tra nguồn chính thức trước khi chia sẻ lại thông tin.