Come il nuovo jet supersonico della NASA ha sostituito il boom con un tonfo silenzioso

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Molti nel nascente settore supersonico credono che i voli commerciali supersonici non solo siano possibili, ma stanno lavorando per progettare, costruire e certificare gli aerei nei prossimi cinque-dieci anni. Volare più velocemente della velocità del suono non solo cambierà il viaggio aereo, sostengono, ma offrirà ai passeggeri il massimo lusso: il tempo.

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Boom, Spike ed Exosonic hanno concetti diversi per i loro jet supersonici, progettati per viaggiare tra Mach 1.4 (1074 mph) e 1.8 (1381 mph) mentre i costrutti ipersonici di Destinus ed Hermeus potrebbero teoricamente viaggiare a Mach 5.0, o 3836 mph. La maggior parte rimane nella fase di concezione teorica. Solo il dimostratore di Boom, l’XB-1, ha iniziato i primi test di volo, con test supersonici previsti per la fine dell’anno.

L’X-59, presentato lo scorso gennaio, dovrebbe essere sottoposto ai primi test di volo entro la fine dell’anno.

Il progresso è lento, a causa degli esorbitanti costi di ricerca e sviluppo causati dalle sfide tecniche uniche di volare più veloci del suono. “Gli ostacoli sono sostanziali”, osserva Vik Kachoria, amministratore delegato di Spike Aerospace, che sta sviluppando un aereo supersonico da 12 a 18 passeggeri chiamato Diplomat. “Il boom, il rumore del suolo, la sicurezza, la regolamentazione, l’ambiente, le infrastrutture. È molto.”

Il boom sonico rimane il più grande ostacolo allo sviluppo, afferma David Richwine, vice project manager della NASA per la tecnologia dell’X-59, un velivolo sperimentale progettato per mitigare il rumore e le vibrazioni del boom. “Quando abbiamo affrontato le sfide del supersonico, risolvere il boom è stata la più grande”, afferma. “In questo modo daremmo agli operatori commerciali la libertà di lavorare su alcune delle altre questioni”.

I boom sonici esistono da quando Chuck Yeager ruppe la barriera del suono nel 1947 con il Bell X-1. Il boom – un forte rumore causato dalle onde d’urto che si formano quando un aereo supera la velocità del suono – fu inizialmente visto, stranamente, come un segno di progresso da quando inaugurò l’era supersonica. Nel 1963, il presidente John F. Kennedy lanciò un’iniziativa chiamata Supersonic Transport (SST) che riunì governo e industria, con l’obiettivo di costruire un aereo di linea supersonico commerciale in grado di trasportare 300 passeggeri, volando a Mach 3, o 2301 mph.

Voli supersonici Sonic Boom.Voli supersonici Sonic Boom.
Il boom sonico è un forte rumore causato dalle onde d’urto che si formano quando un aereo supera la velocità del suono.

Ma entro la fine del decennio, la maggior parte delle persone considerava i boom sonici un fastidio pubblico. Nel 1968, un cavalcavia F-105 presso l’Accademia dell’Aeronautica Militare fece saltare in aria 200 finestre della sua iconica cappella, insultando una dozzina di persone. Dal 1956 al 1968, l’Air Force dovette occuparsi di circa 40.000 richieste di risarcimento contro i suoi aerei da guerra supersonici, coprendo perdite dovute a finestre rotte e intonaci crepati nelle case, fino ad affermazioni secondo cui i boom sonici facevano impazzire il bestiame.

Il Concorde, il primo aereo supersonico commerciale al mondo, non ha aiutato. Sviluppati congiuntamente da inglesi e francesi, i suoi voli transatlantici spesso finivano nelle città degli Stati Uniti con finestre rotte e vibrazioni che scuotevano i residenti locali. Nel 1973, il Congresso e molte autorità in tutto il mondo, vietarono i viaggi aerei supersonici via terra, riducendone il potenziale di accelerare i viaggi aerei commerciali.

Da sempre un aereo costoso e ad alto consumo di carburante, il Concorde ha effettuato il suo ultimo volo nel Regno Unito nel 2003, atterrando in un museo dell’aviazione a Bristow, dove è diventato una mostra fissa.

Jet supersonico ConcordeJet supersonico Concorde
Il Concorde volò dal 1969 al 2003, ma per gran parte di quel tempo gli furono proibiti i voli supersonici via terra.

Ora, la NASA, in collaborazione con Lockheed Martin, spera di riabilitare il trasporto aereo commerciale supersonico mitigando il boom. Il team che supervisiona il progetto X-59 Quest (che sta per Quiet SuperSonic Technology) sta promuovendo l’idea che il limite di velocità supersonica dovrebbe essere revocato non appena il boom sonico non sarà più un problema.

“Invece di una regola basata esclusivamente sulla velocità, proponiamo che la regola sia basata sul suono”, ha affermato Peter Coen, responsabile della missione integrata per il programma X-59. “Se il rumore di un volo supersonico non è abbastanza forte da disturbare chiunque si trovi sotto, non c’è motivo per cui l’aereo non possa volare supersonico.”

Altri velivoli, incluso il jet Northrop F-5E modificato, hanno dimostrato nel 2003 che la forma di un aereo può ridurre l’intensità dei boom sonici. L’X-59 è progettato per fare un ulteriore passo avanti, creando un “tonfo” sonoro che misura circa 75 decibel percepiti, più o meno il rumore di una lavatrice.

Jet supersonico Northrop F-5EJet supersonico Northrop F-5E
Nel 2003, questo Northrop 5E convertito è stato il primo X-Plane a dimostrare che i boom sonici potevano essere mitigati dalla forma di un jet.

Il concetto dell’X-59 è stato presentato per la prima volta nel 2018, con la NASA che ha concesso una sovvenzione di 248 milioni di dollari alla Lockheed Martin per sviluppare il jet. Dopo un’ampia modellazione al computer e test nella galleria del vento, l’X-59 è stato formalmente presentato al mondo presso lo stabilimento Lockheed in California Skunk Works a gennaio. L’aereo snello e dal muso ad ago è lungo 99,7 piedi e largo 29,5 piedi, e sembra un elegante e futuristico aereo da caccia, con la cabina di pilotaggio a circa metà della fusoliera.

È progettato per volare a 1,4 volte la velocità del suono, ovvero 925 mph. L’X-59 riutilizza parti di altri uccelli da guerra, incluso il carrello di atterraggio di un F-16, il tettuccio e il sedile di espulsione di un jet da addestramento supersonico T-38 e alcuni dei sistemi motore utilizzati nell’aereo spia U-2.

Il motore montato in alto consente una parte inferiore liscia per impedire alle onde d’urto di fondersi dietro l’aereo, diminuendo così la potenziale potenza dei boom sonici. Il velivolo è stato sottoposto a prove a terra, con prove in volo previste entro la fine dell’anno. L’X-59 volerà a circa Mach 1,4 (1.074 mph) a 55.000 piedi, circa la stessa velocità e altitudine di un jet supersonico commerciale, raccogliendo dati sul suo “boom silenzioso”. I dati, afferma la NASA, dovrebbero aiutare “i regolatori a riconsiderare le regole che vietano i voli supersonici commerciali sulla terraferma”.

Jet supersonico X-59Jet supersonico X-59
L’X-59 sarà sottoposto a test di volo entro la fine dell’anno.

La configurazione posiziona la cabina di pilotaggio a circa metà della lunghezza dell’aereo, il che significa che il pilota non guarda attraverso una finestra rivolta in avanti, ma utilizza invece telecamere ad alta risoluzione che alimentano un monitor 4K nella cabina di pilotaggio, chiamato eXternal Vision System. .

Una volta che l’X-59 prenderà il volo, verrà sottoposto a test di sicurezza, quindi a un periodo di valutazioni acustiche prima che la NASA si imbarchi in una serie di voli di prova su città selezionate in cui i cittadini pre-informati offriranno feedback per aiutare a determinare se la tecnologia raggiunge un rumore accettabile. livelli.

Un tonfo sonico sarebbe una gradita notizia per le startup supersoniche commerciali. Spike Aerospace sta svolgendo il proprio lavoro per mitigare i boom, mentre elabora la ricerca della NASA. Come l’X-59, mira a ridurre il boom lusingando le onde sonore in modo che siano dirette verso l’alto e si annullino in gran parte a vicenda. Exosonic sta inoltre posizionando i suoi aerei da 70 posti come dotati di un boom sonico “silenzioso”.

Spike aerospazialeSpike aerospaziale
La Spike Aerospace prevede di applicare le proprie ricerche e i risultati dell’X-59 al suo Diplomat con un boom silenzioso.

L’X-59 potrebbe raggiungere il suo obiettivo di mitigare i boom sonici, ma applicarlo a un aereo certificato è ancora impegnativo. Le startup hanno problemi a reperire il capitale necessario per portare un prodotto finale sul mercato, e poi ci sono questioni di sostenibilità: alcuni analisti prevedono che i jet supersonici consumeranno tre volte più carburante degli aerei di linea subsonici. Richwine ammette che, dopo la soppressione del boom, “le emissioni rappresentano la prossima sfida più grande, quindi dobbiamo considerare i combustibili alternativi, l’elettricità e l’idrogeno”. La NASA ha iniziato a sbirciare in quelle tane di coniglio. Boom afferma che sta progettando il suo Overture da 80 posti per funzionare con carburante per aviazione sostenibile al 100% (SAF), mentre Spike sta esplorando l’elettricità e l’idrogeno.

I produttori di aerei supersonici rimangono fiduciosi, nonostante le significative sfide tecniche e il consenso generale all’interno dell’aviazione privata sul fatto che questi progetti saranno troppo costosi da portare sul mercato, con una domanda limitata da parte delle compagnie aeree e di altri acquirenti.

In campo, però, prevale l’ottimismo. “Sono assolutamente convinto che il volo supersonico avverrà”, afferma Richwine. “È un ordine di grandezza più complicato di un normale aereo, quindi ci vorrà del tempo, ma ci arriveremo. Per le compagnie aeree commerciali, probabilmente saranno 15 anni”.

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