W słynnych lockheedowskich zakładach Skunk Works w kalifornijskim Palmdale zaprezentowano samolot doświadczalny X-59 QueSST (Quiet SuperSonic Technology). Transmitowaną przez internet ceremonię poprzedził ogromny – jak to mówi współczesna młodzież – hype. Zarówno Lockheedowi Martinowi, jak i NASA zależało na stworzeniu wrażenia, iż zaczyna się nowa era w historii lotnictwa. Teraz pozostało nam tylko czekać na pierwszy lot, który jeszcze niedawno zapowiadano na rok 2023.
– To wielkie osiągnięcie, możliwe wyłącznie dzięki ciężkiej pracy i pomysłowości NASA i całego zespołu X-59 – powiedziała zastępczyni administratora NASA Pam Melroy. – W kilka krótkich lat przeszliśmy od ambitnej koncepcji do rzeczywistości.
X-59 QueSST powstał w ramach realizowanego przez NASA projektu Low-Boom Flight Demonstrator. Ma weryfikować możliwość zniwelowania do znośnych poziomów gromu dźwiękowego powstającego w locie z prędkością Mach 1 i wyższą. Kształt płatowca z ekstremalnie wydłużonym nosem i niewielkimi płetwami po bokach powinien sprawić, że fala dźwiękowa nie osiągnie zbyt wysokiego natężenia. W uproszczeniu: fale powstające na poszczególnych elementach płatowca nie będą się łączyć w jedną, ogłuszającą ludzi na ziemi.
QueSST ma się wznieść w powietrze z kalifornijskiej Edwards Air Force Base, przy której działa Armstrong Flight Research Center – jeden z głównych ośrodków badawczych NASA. Po „zwyczajnych” lotach próbnych badających zachowanie samolotu w powietrzu, a następnie lotach naddźwiękowych na poligonie przy bazie Edwards, agencja planuje rozpocząć w 2025 roku trzecią fazę testów: loty nad miejscowościami w Stanach Zjednoczonych. W ten sposób będzie można zebrać zarówno obiektywne, jak i subiektywne dane, które pozwolą (a przynajmniej taka jest nadzieja) przetrzeć drogę dla nowych przepisów, które dopuszczą wykonywanie lotów komercyjnych z prędkością naddźwiękową ponad lądem. Zakaz obowiązujący w Stanach Zjednoczonych od kilkudziesięciu lat wprowadzono właśnie ze względu na nieznośny poziom hałasu.
Lockheed zapewnia, że X-59 zamiast gromu dźwiękowego będzie wytwarzać „delikatne buchnięcie”. X-59 na 55 tysięcy stóp, czyli 16 800 metrów, lecący z prędkością Mach 1,4 powinien być słyszany na ziemi jako nie głośniejszy niż trzask zamykanych drzwi samochodowych.
Together with @LockheedMartin, we've unveiled our new X-59 supersonic plane. The X-59 will fly later this year on the #Quesst mission to test quieter sonic booms.
What we learn could reopen the skies to commercial supersonic air travel: https://t.co/RjK3CGoFWy pic.twitter.com/028hjyUNDU
— NASA (@NASA) January 12, 2024
Początki programu sięgają roku 2016. Skunk Works otrzymały kontrakt w sprawie zaprojektowania i budowy X-59 w kwietniu 2018 roku. Rok później zaprezentowano koncepcję samego QueSST-a i mogących powstać na jego podstawie „cichych” naddźwiękowych samolotów pasażerskich. Zasadniczy montaż płatowca demonstratora zakończył się już w październiku 2021 roku, a na początku roku 2022 płatowiec z powodzeniem zaliczył próby wytrzymałości strukturalnej.
Próby te zorganizowano w zakładach w Fort Worth w Teksasie. Samolot trzeba więc było przewieźć na dystansie 2200 kilometrów w gustownym niebieskim opakowaniu chroniącym przed uszkodzeniami i działaniem żywiołów. Co ciekawe, w płatowcu zainstalowano także czujniki, które podczas lotu będą na bieżąco informowały pilota o powstających naprężeniach.
Dressed for success! The X-59 aircraft is wrapped and ready for a move from California to Texas. The aircraft is set to start 2022 with critical ground testing, as progress continues toward NASA’s target of the aircraft’s first flight later this year. https://t.co/Qbs2NRpuhz pic.twitter.com/PoOAiN5nF7
— NASA Langley Research Center (@NASA_Langley) January 6, 2022
Tak ambitny projekt wymagał oczywiście zastosowania innych nietypowych rozwiązań. Wraz z wydłużonym nosem rzuca się w oczy brak przezroczystego wiatrochronu kabiny pilota. Aby spełniać swoją funkcję, musiałby on mieć długość ponad 5 metrów. Zamiast tego QueSST będzie więc dysponować dwiema kamerami o wysokiej rozdzielczości i ekranem w kabinie; instalacji tej nadano nazwę eXternal Vision System (XVS). Zasadniczo niezbędne będzie działanie obu kamer, ale w sytuacji awaryjnej jedna ma wystarczyć, aby pilot bezpiecznie sprowadził samolot na ziemię.
Silnik F414-GE-100 opracowano specjalnie dla X-59, ale oczywiście nie od zera. Jest to wersja rozwojowa F414-GE-39E stosowanego w Gripenach E/F, w której zmodyfikowano między innymi instalację paliwową i oprogramowanie kontrolujące pracę jednostki napędowej.
Zaletą silnika 39E jest przede wszystkim optymalizacja jego pracy do działania w układzie jednosilnikowym. Ograniczone miejsce w płatowcu wymusiło jednak wprowadzenie potencjalnie ryzykownej zmiany: usunięcie szyn montażowych. Dzięki nim włożenie silnika do Gripena jest stosunkowo proste, a mechanicy nie muszą się obawiać, że oś ciągu będzie odchylona od osi podłużnej samolotu. W X-59 technicy muszą o to zadbać ręcznie.
Płatowiec ma 29 metrów długości i rozpiętość 9 metrów. Maksymalna masa startowa wyniesie 14 700 kilogramów. Zakładana prędkość maksymalna to Mach 1,5, ale strukturę płatowca zaprojektowano tak, aby wytrzymywała loty z prędkością Mach 2,5. Zasadniczą architekturę kabiny wraz z fotelem wyrzucanym i kopułką zaczerpnięto z samolotu szkolno-treningowego T-38 Talon, podwozie – z myśliwca F-16 Fighting Falcon, a drążek sterowy według niepotwierdzonych informacji – z F-117 Nighthawka. Jedynie 10% elementów opracowano od zera.
Mimo że program jest realizowany przez NASA pod kątem rozwoju techniki samolotów komunikacyjnych, X-59 QueSST może w dalszej perspektywie czasowej wpłynąć także na świat samolotów wojskowych. „Cichy grom dźwiękowy” mógłby być szczególnie interesujący dla maszyn szkolno-treningowych. Ich projekt nie musi być równie bezkompromisowy jak samolotów bojowych, nie musi być podporządkowany wymogom niskiej wykrywalności, a dzięki obniżeniu poziomu hałasu mogłyby wykonywać swoje zadania, nie narażając się lokalnym społecznościom.
Należy jednak mieć na uwadze, że nawet stuprocentowy sukces programu X-59 nie sprawi, że komercyjne loty naddźwiękowe zaraz staną się normą. Do przezwyciężenia jest mnóstwo innych wyzwań technicznych, określanych zbiorczo skrótowcem APSE (aero-propulso-servo-elastic). Prowadzone dotąd symulacje wskazują na potencjalnie szkodliwe zależności między sztywnością strukturalną płatowca, jego niestabilnością aerodynamiczną, systemami odpowiadającymi za sterowanie i kontrolę napędu oraz masą. Najprościej rzecz ujmując: łatając jedną dziurę, inżynierowie mogą mimowolnie tworzyć dwie kolejne.
Zgodnie z hype’ową atmosferą w Skunk Works rzeczywiście jesteśmy u progu nowej ery, ale QueSST może jedynie sprawić, że zbliżymy się do tego progu jeszcze bardziej. O ile w ogóle da się go przekroczyć – najpewniej uczynią to konstrukcje, które pojawią się w ślad za X-59.
It's horribly difficult to do it and meet noise rules. But also, APSE…https://t.co/7UqZfFwTSr
— Bill Sweetman (@ValkStrategy) January 4, 2024
Zobacz też: Rep. Środkowoafr.: Polowania na czarownice w cieniu wojny