La NASA testerà presto i progressi fatti su uno strumento chiave per misurare le particolari onde d’urto che il suo aereo X-59 supersonico produrrà durante il volo. Una sonda di rilevamento delle onde d’urto è una sonda dati sviluppata con caratteristiche specifiche per catturare le onde d’urto che l’X-59 genererà in volo.
I ricercatori dell’Armstrong Flight Research Center della NASA a Edwards, California, hanno sviluppato due versioni della sonda per raccogliere dati precisi sulla pressione durante il volo supersonico. Una sonda è ottimizzata per le misurazioni in campo vicino, catturando le onde d’urto che si verificano molto vicino al punto in cui l’ X-59 le genererà. La seconda sonda di rilevamento misurerà il campo medio, raccogliendo dati ad altitudini comprese tra 5.000 e 20.000 piedi sotto l’aereo.
Quando un aereo vola a velocità supersonica, genera onde d’urto che viaggiano nell’aria circostante, producendo i noti forti boom sonici. L’X-59 è progettato per deviare queste onde d’urto, riducendo i rumorosi boom sonici a “tonfi” sonici più silenziosi. Durante i voli di prova, un aereo F-15B con una sonda di rilevamento delle onde d’urto attaccata al muso volerà con l’X-59.
La sonda raccoglierà continuamente migliaia di campioni di pressione al secondo, catturando i cambiamenti della pressione dell’aria mentre vola attraverso le onde d’urto. I dati dei sensori saranno fondamentali per convalidare i modelli informatici e matematici che prevedono la forza delle onde d’urto prodotte dall’X-59, il fulcro della missione Quesst della NASA.
Per la sonda in campo vicino, l’F-15B volerà vicino all’aereo X-59 alla sua altitudine di crociera di circa 55.000 piedi, utilizzando una configurazione “follow-the-leader” che consente ai ricercatori di analizzare le onde d’urto in tempo reale. La sonda in campo medio, destinata a missioni separate, raccoglierà dati più utili man mano che le onde d’urto si avvicinano al suolo.
La capacità delle sonde di catturare piccole variazioni di pressione è particolarmente importante per l’aereo sperimentale X-59, poiché si prevede che le sue onde d’urto siano molto più deboli di quelle della maggior parte degli aerei supersonici. Confrontando i dati delle sonde con le previsioni di modelli informatici avanzati, i ricercatori potranno valutare meglio la loro accuratezza.
“Le sonde hanno cinque sensori di pressione, uno sulla punta e quattro attorno al cono“, ha detto Mike Frederick, ricercatore principale della sonda presso la NASA. “Questi sensori misurano i cambiamenti di pressione statica mentre l’aereo vola attraverso le onde d’urto, aiutandoci a comprendere le caratteristiche di un particolare aereo“. I sensori combinano le loro misurazioni per calcolare la pressione locale, la velocità e la direzione del flusso d’aria.
I ricercatori valuteranno gli aggiornamenti della sonda di rilevamento delle onde d’urto in campo vicino tramite voli di prova, in cui la sonda, montata su un F-15B, raccoglierà dati inseguendo un secondo F-15 durante il volo supersonico. Gli aggiornamenti includono il posizionamento dei trasduttori di pressione della sonda, dispositivi che misurano la pressione dell’aria sul cono. I progetti precedenti posizionavano quei trasduttori in maniera differente, ritardando il tempo di registrazione e distorcendo le misurazioni.
Anche la sensibilità alla temperatura nei progetti precedenti presentava una sfida, causando fluttuazioni nelle misurazioni con condizioni mutevoli. Per risolvere questo problema, il team ha progettato un sistema di riscaldamento per mantenere i trasduttori di pressione a una temperatura costante durante il volo. “La sonda soddisferà i requisiti di precisione della missione Quesst “, ha affermato Frederick. ” Questo progetto mostra come la NASA può prendere la tecnologia esistente e adattarla per risolvere nuove sfide“.
Come sappiamo, l’X-59 è un aereo sperimentale che volerà supersonico ma senza il classico forte boom sonico e che rivoluzionerà il volo supersonico commerciale. Sarà il primo del suo genere a volare con questa caratteristica, con l’obiettivo di raccogliere dati sonori per la missione QueSST della NASA, che potrebbe aprire la porta ai voli supersonici commerciali sulla terra, e non solo sul mare, nel prossimo futuro.
Ricordiamo che oggi il volo supersonico commerciale è possibile solo sul mare. Tale divieto è entrato in vigore nel 1973 e da allora ha afflitto le imprese supersoniche commerciali, limitando i viaggi più veloci del suono solo ai voli sull’oceano. British Airways e Air France che volavano sul Concorde sono state due compagnie aeree che hanno offerto tale servizio tra il 1976 e il 2003.
L’X-59 è al centro della missione QueSST – Quiet SuperSonic Technology della NASA, che si concentra sulla fornitura di dati per aiutare i regolatori a riconsiderare le regole che vietano il volo supersonico commerciale sulla terra. Per 50 anni, gli Stati Uniti e altre nazioni hanno proibito tali voli a causa del disturbo causato dai forti boom sonici nelle comunità sottostanti. Si prevede che l’X-59 volerà a 1,4 volte la velocità del suono, volando a un’altitudine di 16.764 metri (55.000 piedi). Il suo design, la sua forma e le sue tecnologie consentiranno all’aereo di raggiungere queste velocità generando al contempo un suono più silenzioso.
Immagini: NASA / Steve Freeman, Lockheed Martin
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