Sessiz bir süpersonik uçak mümkün mü? NASA’nın X-59’u mutfakta

“Bir ses patlaması şehrin pencere camlarını sarstı. O günlerde hala uçan birkaç uçaktan biri olan süpersonik bir uçağın sesiydi. İnsanlar durup göğe baktılar, böylesine güçlü ve hızlı bir uçağı görünce şaşırdılar, ki bu son yıllarda ender görülen bir şeydi” diye yazıyor. sohbet etmek yapay zeka ChatGPT-3.

Gökyüzü çatlamadan ses bariyerini aşın

2023, NASA tarafından onaylanan şık yeni bir süpersonik uçağın yolcularla birlikte gökyüzüne çıkacağı yıl. Ancak X-59, ChatGPT-3 tarafından açıklandığı gibi şehir binalarının camlarını sallamaz. Yapay zeka, beklenen uçağın teknolojik dehasının sessizliği olduğunu hikayesinde dikkate almamış. Gökyüzünü kırmadan ses bariyerini aşmak, testlerde zorlu bir iştir.

X-59, ses hızının yaklaşık bir buçuk katı olan yaklaşık 1.760 km/sa’e eşdeğer Mach 1.42 hızında uçacak ve geleceğin ticari uçağının ilk prototipi olacak. Şu anda tek pilot ve gözlemci kapasitesine sahip, ancak 2030 yılında uçakta yolcu taşıması planlanıyor. Örneğin Madrid-Paris arasını yarım saatte gideceğiz ve Atlantik’i dörtte geçeceğiz. Uzay ve zaman sıkıştırılmış olacaktır.

nedenleri Boom sonik

Süpersonik uçaklar, 1940’larda sesten daha hızlı seyahat etme zorluğuyla karşılaştı ve bu, oldukça büyük bir başarı olsa da, onları insanoğlunun şimdiye kadar yarattığı en gürültülü makinelerden biri haline getirdi.

Sesin hızı, basınç salınımlarının bir sıvıda, bu durumda havada iletilme hızıdır. Birkaç faktöre bağlıdır, ancak deniz seviyesinde yaklaşık 1.234 km/s’dir.

Olay, bir parçacık yanındaki parçacıkla ve bu parçacık sonraki parçacıkla vb. çarpıştığında meydana gelir ve titreşim durumunu sanki bir domino taşının parçalarıymış gibi iletir. Uçak gibi bir cisim havada hareket ederse ses çıkarır. Ancak bu nesne ses iletim dalgalarından daha hızlı hareket ederse, o zaman bir şok dalgası üretilir (ki bu çok gürültü yapar) ve ses patlaması olarak bildiğimiz şeyi üretir veya Boom sonik.

Oluşan beyaz disk, şok dalgası sonucunda yoğunlaşan su buharından başka bir şey değildir. Bu fenomen, Prandtl-Glauert tekilliği olarak bilinir.

Süpersonik uçakların ürettiği gürültü o kadar rahatsız edici ki, kentsel alanlar veya korunan alanlar üzerinde uçuşlarına izin verilmiyor, çünkü bu aynı zamanda flora ve faunayı da etkiliyor.

Ek olarak, yüksek hızlara ulaşmak ve bunu sürdürmek için büyük miktarda yakıta ihtiyaç duymaları da onlara karşıdır, bu da onları ses altı uçuşlardan daha pahalı ve daha az ekolojik hale getirir. Ve Air France ile yaptığı son uçuşun kazasıyla sona eren Concorde’un ticari başarısızlığı, hâlâ toplumsal hafızada.

Anahtar: sessiz geometrisi

NASA, bu sorunları azaltmak için yıllarca çalıştı ve cevabı, Lockheed Martin havacılık şirketi tarafından üretilen çalışan bir prototip olan X-59 QueSST uçağı.

Bu, 29 metre kanat açıklığına sahip ve deniz seviyesinden yaklaşık 55.000 fit (16.8 km) yükseklikte uçmak üzere tasarlanmış bir gemidir.

Tasarımı, hesaplamalı akışkan modellerinde (İngilizce kısaltması için CFD) yüzlerce tasarımın analiz edilmesine izin veren sayısız sanal simülasyonun sonucudur. Uçağın her küçük detayı sessiz geometrisini mahvedebilir.

Örneğin, gövde çok uzun ve delici ve alışık olduğumuz tipik kokpite sahip değil. Normal bir uçak kokpiti akışı keser ve gürültü yaratır, bu nedenle X-59 pilotu gökyüzünü bir monitörden görüntüler.

Süpürülmüş kanat, atmosfere sorunsuz bir şekilde nüfuz etmesini sağlar. Kuyruk, tepesinde GE F414 motorunu içerir ve bu da tesadüfi değildir. Bu ayrıntıların her biri, Boom ses parçacıkları küçük ve ayrıdır ve süpersonik düzlemlerde genellikle olduğu gibi birleşmek (bir araya gelmek) yerine uçak uzaklaştıkça yayılır.

X-59’u test etmek ve FAA (Federal Havacılık İdaresi) tarafından belirlenen gereklilikleri karşılayıp karşılamadığını belirlemek için kullanılan sanal bir X-59 sesi vardır.

Daha küçük boyutu ve geliştirilmiş döngü motoru, onu diğer süpersonik uçaklardan daha yakıt verimli ve daha az kirletici hale getiriyor. Buna ek olarak, hava direncini azaltmak ve yakıt verimliliğini artırmak için diğer uçakların yanında uçmasına izin veren oluşum uçuşu teknolojisi ile donatılmıştır.

Tüm bu iyileştirmelerle NASA, bu sefer kalıcı olmak üzere tekrar süpersonik ticari havacılığın önünü açmayı umuyor. Alacak mı? İlk test uçuşunun bu yıl yapılması bekleniyor. Randevuyu kaçırmayalım.