X-59 QueSST – przyszłość superszybkich lotów pasażerskich

X-59 QueSST zapoczątkuje renesans szybkich lotów?

Od czasu wycofania z linii samolotów Concorde w lotnictwie cywilnym niezmiennie poruszamy się z prędkościami poddźwiękowymi. Latanie naddźwiękowe okazało się za drogie i w pewnym momencie przestało również być „modne”. Natura nie znosi jednak próżni i zapomniany kiedyś trend szybkich podróży wydaje się powoli wracać. Wszystko to za sprawą NASA i zakładów Lockheed Martin Skunk Works®. Jak widać z powyższego, już na starcie wiemy, że do tematu siadają zawodnicy wagi ciężkiej. Lockheed ma w swoim portfolio najlepszy myśliwiec świata, a NASA to… NASA. Jak poleciałeś na Księżyc, to nie trzeba Cię przedstawiać.

Prędkość dźwięku, do której na powrót w lotnictwie cywilnym dążymy, ma jeden problem, a jest nim grom dźwiękowy. Podczas przekraczania prędkości dźwięku powstaje uciążliwy hałas, co dyskwalifikuje superszybkie loty nad terenami zurbanizowanymi. Nikt nie chciałby przecież, by szyby w domu drżały mu co 10 minut. Właśnie dlatego Concorde nie przyjął się w USA, gdyż loty ze wschodu na zachód były nieopłacalne z racji ograniczeń prędkości. Gdyby można było wycisnąć z francusko-brytyjskiej maszyny tyle, ile się da, to sytuacja wyglądałaby zgoła inaczej.

To właśnie ten problem ma rozwiązać X-59 QueSST. Wskazuje na to już sama jego nazwa. QueSST to skrót od Quiet SuperSonic Technology, czyli cicha technologia naddźwiękowa. Wprowadzenie jej do użytku pozwoli skrócić lot z lotniska w Nowym Jorku do Los Angeles z 5 do 2,5 godzin. Jest zatem o co zawalczyć.

Jak X-59 ma wyciszyć latanie?

Patent, jaki mają inżynierowie pracujący nad X-59, jest stosunkowo prosty, ale jednocześnie skomplikowany. Jego prostota polega na nadaniu odpowiedniego kształtu maszynie. Jako ludzkość kadłuby samolotów umiemy budować dobrze, a nawet bardzo dobrze. Niby wszystko w tej materii jest dość jasne, ale jak się okazuje, poukładanie wszystkich klocków tak, by działało to dobrze, bezpiecznie i cicho, nie jest takie łatwe. Na szczęście dla prawdziwych naukowców nie ma słowa niemożliwe.

X-59 QueSST ma między innymi posłużyć jako platforma badawcza, która pozwoli zebrać dane od mieszkańców na temat ich odczuć związanych z przekraczaniem bariery dźwięku. Oczywiście nie będzie wielkiego „bum”. Można wręcz powiedzieć, że będzie cichutko. Lockheed Martin zakłada, że samolot wygeneruje około 75 decybeli, czyli coś na kształt trzaśnięcia drzwiami od samochodu

Jak naukowcy pracujący przy X-59 QueSST rozgryzają problem głośności?

By przyszłe pasażerskie samoloty naddźwiękowe były możliwe do wprowadzenia, muszą być ciche. Pewnych rzeczy nie da się jednak zrobić wirtualnie – trzeba je wykonać w przysłowiowym realu. Po to właśnie budowany jest prototypowy X-59 QueSST.

By ujarzmić dźwięk, naukowcy musieli w sposób perfekcyjny zrozumieć fale dźwiękowe i to jak, i kiedy powstają, jak się układają i rozkładają, i jak to wszystko odbywa się podczas przekraczania bariery dźwięku.

Z jakich konkretnie narzędzi korzysta się przy opracowywaniu X-59 QueSST?

Jednym z podstawowych jest fotografia smugowa (Schlieren photography). Dzięki niej widać jak na dłoni przepływ płynów o różnej gęstości. W lotnictwie dzięki tej metodzie można ocenić przepływ powietrza wokół kadłuba samolotów. Jak już wspomnieliśmy wcześniej, w przypadku X-59 QueSST, kadłub będzie miał kluczowe znaczenie.

Nieodzowne w badaniach są również tunele dźwiękowe. To jedno z podstawowych narzędzi przeznaczonych do sprawdzania samolotów. Można powiedzieć nawet, że w lotnictwie jest stare jak świat (lotniczy rzecz jasna).

Oczywiście bez komputerów ani rusz, więc wszystko uzupełnia metoda CFD (Computational Fluid Dynamics), czyli obliczeniowa mechanika płynów.

Wszystko uzupełniają klasyczne badania ankietowe, w których pyta się ludzi, jak reagują na przekraczanie bariery dźwięku. Do tego celu wykorzystano wojskowy samolot wielozadaniowy F-18, który znajduje się na stanie NASA i przeprowadzono specjalne próby w okolicach Galveston w Teksasie. Następnie zapytano mieszkańców, jak odbierali konkretne eksperymenty z przekraczaniem bariery dźwięku.

Jakie elementy X-59 QueSST wpłyną na obniżenie hałasu?

Jeśli spojrzymy szerzej, to w zasadzie cała konstrukcja to jedno wielkie obniżanie hałasu. Sam kształt kadłuba zaprojektowano tak, by rozpraszał fale naddźwiękowe w taki sposób, by zapobiegać typowym gromom dźwiękowym słyszanym na powierzchni ziemi. Dzięki temu, jeśli cokolwiek usłyszymy, będzie to raczej wspomniane już trząśnięcie drzwiami w samochodzie niż wielki huk.

Silnik samolotu umieszczony będzie na wierzchniej części kadłuba, dzięki czemu hałas emitowany przez jednostkę pochodzącą z myśliwców wojskowych będzie kierowany z dala od ludzi.

Układ skośnych skrzydeł będzie minimalizował opory powietrza podczas bardzo szybkiego przemieszczania się.

Nie sposób równie nie zauważyć, że X-59 będzie samolotem bardzo długim, co również ma przełożyć się na poprawione właściwości w powietrzu.

Wisienką na torcie będzie kokpit. W związku z kształtem samolotu pilot nie widziałby nic, co jest z przodu, więc jego stanowisko będzie wyposażone w system kamer i ekranów pozwalających zapanować nad lotem X-59 QueSST. Opracowany przez NASA system eXternal Vision System (XVS) korzysta z czujników, kamer i systemów komputerowych zapewniając maksymalnie wierne odwzorowanie tego, co dzieje się za oknem, którego w tym samolocie z przodu de facto nie ma.

Jak przebiega rozwój programu X-59 QueSST

W listopadzie 2018 roku rozpoczęło się cięcie elementów pod pierwszy egzemplarz X-59 QueSST.
W grudniu 2020 roku rozpoczęto montaż poszycia skrzydeł.
W tym samym miesiącu ogłoszono, że kadłub samolot jest w połowie ukończony.
W maju 2021 roku rozpoczął się montaż podzespołów mających pomóc w obniżeniu hałasu takich jak wloty systemu ECS (environmental control system).
W lipcu 2021 roku testowano systemy podtrzymywani życia dla pilota X-59 QueSST.
W Sierpniu 2021 roku samolot zaczął już nabierać swoich docelowych kształtów.
We wrześniu 2021 nos samolot połączono z kadłubem.
W listopadzie 2021 roku samolot zdjęto z ramy montażowej i ustawiono na „kobyłkach”.
W styczniu 2022 roku samolot zapakowano w folię transportową i przewieziono do Teksasu na testy naziemne.
W lutym 2022 roku ruszyły testy strukturalne realizowane zakładach firmy Lockheed Martin w Forth Worth w Teksasie.

Czy ma to szanse zadziałać?

Wszystko wskazuje na to, że przekonamy się niebawem. Zadając to pytanie, bardziej chodziło nam jednak o długofalowe oddziaływanie tak innowacyjnego projektu jak X-59 QueSST. Jeśli spojrzymy na to z tej perspektywy, to trudno ocenić, czy ten prototyp zostanie w najbliższym czasie przekuty w komercyjny samolot.

Nawet jeśli to nastąpi, to śmiało można założyć, że mówimy horyzoncie czasowym rzędu dekady, a może nawet więcej. Pasażerskie loty naddźwiękowe będą niejako „odkrywane” na nowo. Powinniśmy również pamiętać o tym, że nawet jeśli taka konstrukcja wejdzie do użytku, to raczej nie dla nas maluczkich. Zasiądą w niej grube ryby, tak jak zasiadały w samolotach Concorde.

Oczywiście możemy się mylić w naszej ocenie, ale zważywszy na kierunek, w którym zmierza gospodarka światowa, uważamy, że są mocne podstawy, by być sceptycznym co do szerokiej komercjalizacji tego konceptu. Nieodmiennie jednak czas pokaże.