NASA har mycket erfarenhet när det gäller att utveckla supersoniska flygplan. I själva verket testade supersoniskt hantverk hur NASA började, tillbaka när det fortfarande kändes som National Advisory Committee for Aeronautics (NACA). Från och med Bell X-1 fortsätter traditionen med att använda X-plan och andra experimentella flygplan och har gått vidare till hypersoniska scramjets och rymdplan (som X-37).
Och nu, för första gången på decennier, söker NASA att utveckla ett nytt supersoniskt flygplan. Men medan tidigare flygplan utvecklades för att bryta hastighetsrekord, är syftet med detta senaste X-plan att skapa en tyst Supersonic Transport (QueSST). NASA hoppas att detta fartyg kommer att ge avgörande data som kan möjliggöra utvecklingen av kommersiella supersoniska flygresor över land.
För detta ändamål tilldelade NASA ett kontrakt på 247,5 miljoner dollar till Lockheed Martin Aeronautics Company den 2 april för att bygga X-planet och leverera det till byråns Armstrong Flight Research Center i Kalifornien i slutet av 2021. Som Jaiwon Shin, NASA: s associerade administratör för luftfartyg, anges i ett nyligen pressmeddelande från NASA, är det här projektet som en översyn av NASA: s gamla dagar.
"Det är väldigt spännande att tillbaka utforma och flyga X-plan i denna skala," sade han. "Vår långa tradition med att lösa de tekniska hindren för supersonisk flygning för att gynna alla fortsätter."
Tidigare var supersoniska kommersiella flygningar tillgängliga, för människor som hade råd åt dem åtminstone. Dessa inkluderade den brittisk-franska Concorde (som fungerade till 2003) och den ryska Tupolev Tu-144 (gick i pension 1983). Dessa farkoster var emellertid oförmögna att genomföra supersoniska flygningar över land på grund av hur brytning av ljudbarriären skulle generera en ljuduppsving - som är extremt högt och potentiellt skadligt.
Som ett resultat förbjuder nuvarande Federal Aviation Administration (FAA) bestämmelser supersoniska flyg över land. Syftet med detta senaste flygplan - känd som Low-Boom Flight Demonstrator - är att genomföra supersoniska flygningar som skapar ljudbommar som är så tyst, de kommer att vara praktiskt taget obemärkliga för människor på marken. Nyckeln är hur X-planets unikt formade skrov genererar supersoniska chockvågor.
Med konventionella flygplanskonstruktioner sammanfaller chockvågor när de expanderar bort från flygplanets näsa och svans, vilket resulterar i två distinkta soniska bom. Däremot skickar X-planets skrovdesign chockvågor bort från flygplanet på ett sätt som förhindrar dem från att träffas. Istället skickas mycket svagare chockvågor till marken som skulle höras som en serie mjuka dunkar.
Sedan 1960-talet har NASA testat idén med fordon som F-5E Tiger II jaktflygplan. Detta flygplan, som flög testflyg 2003-2004 som en del av NASA: s Shaped Sonic Boom Demonstration-program, hade en unikt formad näsa och visade att bomreducerande teori var sund. Nyare flygtestning, vindtunneltestningar och avancerade datorsimuleringsverktyg har också visat att tekniken kommer att fungera.
Som Peter Coen, NASA: s projektledare för kommersiell Supersonic Technology, uttalade:
"Vi har nått denna viktiga milstolpe bara på grund av det arbete som NASA har lett till med sina många partners från andra myndigheter, flygindustrin och framtänkande akademiska institutioner överallt."
X-planets konfiguration kommer att baseras på en QueSST-design som Lockheed Martin utvecklade 2016 i samarbete med NASA, och som slutförde tester i en vindtunnel vid NASA: s Glenn Research Center 2017. Det föreslagna flygplanet kommer att mäta 28,65 meter (94 fot) långt, ha ett vingstång på cirka 9 meter (29,5 fot) och har en startvikt på 14 650 kg (32 300 pund).
Baserat på företagets design kommer X-planet att drivas av en enda General Electric F414-motor, samma som används av F / A-18E / F-krigare. Den kommer att flygas av en enda pilot och har en topphastighet på Mach 1,5 (1590 km; 990 mph) och en hastighet på Mach 1.42 (1513 km; 940 mph) i en kryssningshöjd på 16764 meter (55.000 fot).
Som Shin antydde är utvecklingen av X-planen en gemensam insats som involverar alla NASA: s forskningscentra för luftfart:
”Det finns så många människor på NASA som har gjort sitt bästa för att få oss till denna punkt. Tack vare deras arbete hittills och arbetet som kommer kommer vi att kunna använda detta X-plan för att generera de vetenskapligt insamlade gemenskapssvardata som är kritiska för att ändra de nuvarande reglerna för att transformera luftfarten! ”
Programmet är indelat i tre faser som är planerat att pågå från 2019 till 2025. Fas ett, som kommer att pågå från 2019 till 2021, kommer att bestå av en kritisk designöversikt som förberedelse för byggandet. Om det lyckas kommer konstruktionen att börja vid Lockheed Martins Skunk Work-anläggning i Palmdale, följt av en serie testflyg och kulminerade med leveransen av fartyget till NASA.
Fas två, planerad att börja 2022, kommer att bestå av att NASA flyger X-planet i det supersoniska testområdet över Edwards Air Force Base i södra Kalifornien för att se om det är säkert för operationer i det nationella luftrummet. Fas tre, som pågår från 2023 till 2025, kommer att bestå av de första samhällstestflygningarna (iscensatt från Armstrong Air Force Base) följt av ytterligare testflyg över fyra till sex amerikanska städer.
Uppgifterna som samlats in från dessa samhällssvarstest kommer sedan att levereras till FAA och International Civil Aviation Organization (ICAO) - för närvarande riktade till leverans 2025 - så att de kan anta nya regler baserade på upplevda ljudnivåer. Om Low-Boom Flight Demonstrator skulle visa sig vara effektiva kan kommersiella supersoniska flygningar över land äntligen bli genomförbara.
Och se till att njuta av den här videon av X-planets utveckling, med tillstånd av NASA:
