Экспериментальный самолет X-59 QueSST готовится к испытаниям
Готовый X-59 выведен из цеха, 19 июня 2023 г.
NASA и Lockheed Martin продолжают работы по исследовательской программе QueSST. Ее задачей является поиск решений и технологий для создания перспективных сверхзвуковых самолетов с оптимизированной аэродинамикой и сниженной шумностью. В частности, планируется резко уменьшить ударную волну при полете на сверхзвуковой скорости. К настоящему времени программа QueSST прошла этап строительства экспериментального самолета. В ближайшее время начнутся его испытания.
Завершение строительства
Агентство NASA запустило программу QueSST (Quiet Supersonic Technology – «Технология тихого сверхзвука») в начале прошлого десятилетия. Ее целью является поиск и проработка решений и технологий, позволяющих сделать сверхзвуковые самолеты менее шумными и уменьшить негативное влияние на наземные объекты. Первые несколько лет потратили на исследования и лабораторные испытания, после чего началось строительство самолета-демонстратора технологий.
На правах разработчика летающей лаборатории в программе QueSST с 2016 г. участвует компания Lockheed Martin в лице отдела особых проектов Skunk Works. В середине десятых годов на основе данных исследований она создала проект экспериментального самолета с индексом X-59. Тогда же изготовили и испытали первые компоненты будущего самолета.
Характерный вид спереди
Полномасштабное строительство опытного X-59 началось к концу 2018 г. На стапеле завода «Локхид-Мартин» в г. Палмдейл постепенно формировались характерные обводы фюзеляжа и крыла оптимальной формы. Также устанавливалось необходимое оборудование. При этом компания-изготовитель не торопилась, что сказалось на сроках выполнения работ. Кроме того, имели место трудности и задержки, из-за которых самолет не удалось собрать в 2022 г. и поднять в воздух до конца года.
Тем не менее, запланированные работы были завершены. В прошлом году завершилась сборка основной части планера. Также самолет получил большую часть пилотажного и иного оборудования, в т.ч. часть принципиально новых систем. Провели некоторые работы по настройке аппаратуры. В ноябре 2022 г. на машину установили двигатель. К середине апреля 2023-го завершили сборку и установку хвостовой части фюзеляжа.
На стадии испытаний в аэродинамической трубе, 2018 г.
В первой половине июня сборка опытного самолета завершилась. Его сняли со стапелей и опустили на собственное шасси. В середине месяца X-59 перевели из сборочного цеха на летно-испытательную станцию. Теперь его готовят к будущим наземным испытаниям, после которых начнутся полеты. Предполагается, что первый полет удастся провести до конца этого года.
Экспериментальный облик
Целью программы QueSST является уменьшение ударной волны и снижение шумности самолета при сверхзвуковом полете. Эту задачу предлагается решать за счет оптимизации аэродинамического облика самолета с внедрением новых любопытных идей. В результате этого машина строится по одной из известных схем, но заметным образом отличается от другой техники такого рода.
X-59 представляет собой одноместный однодвигательный самолет длиной 29 м с размахом крыла 9 м. Максимальная взлетная масса – 14,7 т. Основная масса узлов и агрегатов была разработана с нуля, но некоторые элементы заимствовали у серийной техники. Так, используется модернизированный серийный двигатель, фонарь одноместной кабины и катапультное кресло взяли у учебного самолета T-38, а трехточечное шасси – у истребителя F-16.
Самолет получил фюзеляж большого удлинения с характерными обводами. Его отличает крайне длинный заостренный носовой обтекатель – он занимает около трети общей длины машины. В хвосте находится турбореактивный двигатель. Для оптимизации процессов обтекания, двигатель помещен в эллиптическую гондолу над фюзеляжем, а сопло находится над специальной нижней плоскостью.
Плоскости построены по схеме «продольный триплан». В задней части обтекателя, перед кабиной, находится стреловидное переднее горизонтальное оперение. Практически сразу за ним размещается крыло с переменной стреловидностью передней кромки, а ниже двигателя предусмотрен хвостовой стабилизатор. На мотогондоле размещен киль с дополнительной плоскостью на законцовке. Крыло имеет традиционную механизацию на задней кромке, а два набора стабилизаторов выполнены цельноповоротными.
Специально для X-59 компания General Electric разработала новую модификацию турбореактивного двигателя F414. Изделие F414-GE-100 отличается новым программным обеспечением, измененной системой трубопроводов и другими средствами крепления. При этом основные агрегаты не изменяются, а характеристики остаются на прежнем уровне. За счет форсажной тяги на уровне 10 тыс. кгс самолет на высоте более 16 км сможет развивать максимальную скорость 1,5 М и крейсерскую 1,42 М.
Самолет после установки двигателя, ноябрь 2022 г.
Характерной особенностью планера X-59 является отсутствие выступающего фонаря. Это улучшает обтекание носа и центральной части фюзеляжа, однако закрывает летчику обзор вперед и вниз. В связи с этим разработана оригинальная видеосистема обзора eXternal Vision System (XVS). На носовом обтекателе перед кабиной монтируется 4K-видеокамера. Под фюзеляжем размещается видеосистема Collins EVS3600 с дневным и ночным каналом.
Весь набор оптико-электронных компонентов обеспечит максимальный обзор переднего сектора «сквозь» обтекатель. Объединенная картинка со всех камер будет выдаваться на крупноформатный монитор перед летчиком. Такой монитор фактически заменит козырек фонаря и обеспечит необходимый уровень обзора.
Новые решения
В ближайшее время опытный X-59 пройдет необходимые проверки на земле, и к концу года планируется начать летные испытания. В ходе этих мероприятий самолет покажет работоспособность новых идей и их потенциал с точки зрения практического применения. Если эти решения и компоненты хорошо покажут себя, их используют в следующих проектах сверхзвуковой или иной авиационной техники.
Монтаж хвостовой части, апрель 2023 г.
К примеру, большой интерес с точки зрения дальнейшего применения представляет система обзора XVS. Предполагается, что набор камер и монитор станут полноценной заменой для традиционного фонаря и полностью обеспечат наблюдение и управление самолетом. XVS уже справилась с испытаниями на стенде, и теперь необходимо опробовать ее в реальном полете.
Однако главной задачей X-59 является отработка оригинального аэродинамического облика со специфическими обводами носового обтекателя и плоскостей. Предполагается, что удлинение фюзеляжа за счет обтекателя позволит разнести в пространстве скачки уплотнения, возникающие при сверхзвуковом полете. Эта дистанция окажется достаточной для того, чтобы два фронта скачков не объединялись в один звуковой удар и не усиливали друг друга. В свою очередь, конструкция фюзеляжа, плоскостей и мотогондолы оптимизирует обтекание и исключает образование дополнительных источников шума.
По расчетам, при полете самолета X-59 на высоте, наблюдатель на земле будет фиксировать ударную волну громкостью в пределах 60-75 дБ. Для сравнения, типичный истребитель в таких условиях создает шум в 90-100 дБ. Следует помнить, что разница громкости в 30 дБ равноценна разнице интенсивности звука в 1000 раз.
Компоновка и компоненты системы XVS
Технические решения, резко снижающие шум, могут найти применение при разработке перспективных сверхзвуковых самолетов разного назначения. В первую очередь, ими должны заинтересоваться создатели гражданских самолетов. В свое время ударная волна помешала развитию гражданской сверхзвуковой авиации: она ограничивала возможные районы полетов и не позволяла строить развитую маршрутную сеть. Если громкость волны удастся сократить, гражданская авиация получит новые возможности.
В ожидании результатов
Одной из задач агентства NASA является разработка новых технологий и решений, которые затем будут использоваться в реальных проектах авиационной техники. Программа QueSST преследует именно такие цели. С ее помощью проведут исследования и практические эксперименты, которые покажут работоспособность и потенциал новых необычных решений в области аэродинамики и авионики.
По результатам предварительных испытаний отдельных компонентов на стендах, участники программы QueSST делают положительные оценки и смотрят в будущее с оптимизмом. Однако результаты лабораторных проверок и теоретических изысканий необходимо подтвердить в ходе полноценных наземных и летных испытаний самолета-демонстратора технологий. Строительство опытного X-59 уже завершено, и его летные испытания теперь являются делом самого ближайшего будущего.
Информация