Hvordan NASA løser Supersonic Flights store høje problem

How NASA Is Fixing Supersonic Flight’s Big Loud Problem

Hver feriesæson ser ud til at bringe massive problemer med flyrejser med sig: trængsel, forsinkelser og aflysninger – og dette år var ikke anderledes. Nå, rids det –det var på en eller anden måde endda værre end normalt.

I sidste uge, a vinterstormen dræbte snesevis og forstyrrede ferierejseplaner for tusinder mere. På grund af det dårlige vejr og sørgeligt forældet teknologi, havde du bedre chancer for at få Taylor Swift-billetter end at booke et fly fra Southwest Airlines, der endte med at lette. Glitrende springvand det tød vand i takt med Frank Sinatra-klassikere inde i renoverede terminaler kan ikke distrahere fra det faktum, at flyrejser i dag, mere end nogensinde før, er dårlige.

Hvis du kender til Concordedu ved allerede, at vi fandt ud af en hurtigere måde at få folk til deres destinationer for årtier siden – men en række komplikationer førte til det engang hypede supersoniske jetflys fiasko.

Supersoniske flyvninger over land var blevet forbudt i USA før Concorde’s udrulning, og bekymringerne for soniske boom (uanset om det er berettiget eller ej) var rigeligt. Ifølge en artikel i Condé Nast Traveler, klagede folk over, at Concorde-flyvninger over hovedet resulterede i knust glas og flippede kæledyr. Et dødbringende styrt i 2000 kombineret med udbredt flyangst efter 9/11 fremskyndede flyets død – selvom det uden tvivl havde været dømt fra starten. Concorde-flyene blev pensioneret i 2003 efter kun 27 års kommerciel drift.

Som det viser sig, er det meget nemmere at bryde lydbarrieren end at håndtere de lydmæssige konsekvenser af den. Men i de næsten to årtier, der er gået siden Concordes svanesang, har en række virksomheder og statslige agenturer genovervejet ideen om supersoniske rejser. Mindst et af disse projekter – Lockheed Martin X-59 QueSST i samarbejde med NASA – forbereder sig til test i 2023. Dets mål er at udskift den soniske boom med et meget blidere sonisk “dunk”.

Kunne morgendagens rejse ende med at blive meget mere som gårsdagens?

En kort historie om supersonisk flyvning

Passagerer kunne først booke fly på Concorde i 1970’erne, men den første supersoniske flyvning fandt sted årtier før i 1947. National Advisory Committee for Aeronautics, US Army Air Forces og US Air Force valgte Chuck Yeager til at flyve Bell X-1, med tilnavnet Glamorous Glennis efter Yeagers kone. (Yeager, en veteran fra Anden Verdenskrig, der havde fløjet et jagerbombefly i det europæiske teater, havde på det tidspunkt to brækkede ribben fra en rideulykke, men ville tilsyneladende ikke gå glip af muligheden for at overgå Mach 1, hastigheden på lyd.)

Efter X-1’s proof-of-concept-flyvning udviklede USA og lande inklusive Frankrig, Sverige, Tyskland og Rusland militære supersoniske flyveprogrammermen det var først i 1963, at præsident John F. Kennedy annonceret et kommercielt supersonisk flyveprogram.

Et år senere lancerede Federal Aviation Administration Operation Bongo II, hvor luftvåbnet fløj bombefly otte gange om dagen over Oklahoma City for at måle virkningerne af soniske boom på offentligheden. Ikke overraskende var byens indbyggere ikke begejstrede for de daglige forstyrrelser. Oklahomans hævdede, at servicehunde var for bange til at udføre deres arbejde, ældre voksne led fald, vinduer gik i stykker, og loftslamper faldt. Selv flokke af høns”var blevet forvildet til uberegnelig flugt.” FAA udbetalte til sidst over $8.000 i erstatning for deres håndtering af de soniske boom-tests, og eksperimentet sluttede for tidligt på grund af syndfloden af ​​klager.

“Det var 180 dage siden, at den normale stilhed i Oklahoma City blev afbrudt, så en hel by, måske for første gang i historien, kunne blive et eksperimentelt laboratorium.” læs starten af ​​en nyhedsartikel fra slutningen af ​​Operation Bongo II. Nedfaldet affødte så meget ond vilje mod programmet, at amerikansk finansiering til supersonisk transport til sidst blev skåret ned, og supersonisk flugt over amerikansk jord blev forbudt i 1973.

Europæiske lande og Sovjetunionen fortsatte med at udvikle supersoniske passagerfly i løbet af denne tid. Den sovjetiske Tupolev Tu-144 og Det Forenede Kongerige og fransk-ledede Concorde fløj passagerer med supersoniske hastigheder i 1970’erne, men begge ophørte med kommerciel tjeneste af en række årsager, herunder sikkerhedsproblemer, forsinket offentlig interesse og støjklager, der begrænsede, hvor flyene kunne flyve.

Så selvom det er uretfærdigt at sige, at det soniske boom dræbte Concorde, hjalp det bestemt ikke på dens levetid. Faktisk var design for at tage højde for den soniske boom ikke en prioritet i årtier, Darren Hartlen rumfartsingeniørforsker ved Texas A&M University, fortalte The Daily Beast.

“Concorden var bare ligeglad,” sagde Hartl. “Hvis du flyver over havet, er der ingen, der bekymrer sig om, hvor højt bommen er. Men så sidder du fast ved at flyve over havet.”

Fænomenerne med sonic booms har været på forskernes radarer i århundreder – selvom det er meget forskelligt, hvad angår deres sværhedsgrad, at observere dem og forstå, hvorfor de opstår.

Steve Miller, en forsker i mekanisk og rumfartsteknik ved University of Florida, fortalte The Daily Beast, at et sonisk boom er et system til at komprimere og udvide luftbølger, der opstår, når et objekt bevæger sig hurtigere end lydens hastighed. Luften komprimeres hurtigt og voldsomt, før den udvider sig, og disse bølger bevæger sig ned til jorden, hvor de kan opfattes som to klap.

“Når mine elever spørger, hvordan et sonisk boom lyder, tager jeg min næve og smækker skrivebordet så hårdt, som jeg kan, to gange,” sagde Miller, selvom flere luftbølger har skylden.

Alt, hvad der bevæger sig med supersonisk hastighed (hurtigere end lydens hastighed) kan skabe en sonisk boom, inklusive rumfartøjer, fly og endda kugler affyret fra en pistol. Men der er en stor forskel med hensyn til den soniske bom af et pistolskud, som skabes af en lille kugle, der flyver gennem luften på jordhøjde, og den af ​​et fly, som skaber en kontinuerlig sonic bom i stor højde i varigheden af dens supersoniske flyvning. Atmosfæren og vejret kan også bryde lydbølger, hvilket i væsentlig grad påvirker, hvordan et sonisk boom opfattes ved jordoverfladen, sagde Miller.

“Når mine elever spørger, hvordan et sonisk boom lyder, tager jeg min næve og slår skrivebordet så hårdt, som jeg kan, to gange.”

— Steve Miller, University of Florida

Studiet af opfattelsen af ​​lyd, kendt som psykoakustik, er front og center med NASA’s X-59. Missionen vil fortælle os, hvad den menneskelige tærskel for sonic booms er, og baner vejen for genopstandelsen af ​​kommerciel supersonisk flyvning. Men allerede før flyet er klar til testflyvninger, udfører NASA allerede psykoakustikforskning i simulerede miljøer. En af disse er Interiøreffektrum, en støjsimulator udstyret med møbler og kunst på væggene. (“Bogstaveligt talt har den ligesom bregner,” sagde Hartl.)

Deltagere i disse soniske boom-eksperimenter udfylder undersøgelser for at måle deres irritation, en metrik, der kan afhænge af både intensiteten af ​​boomet og hvordan deres omgivelser reagerer på det. Et hjem, hvor det fine porcelæn rasler fra en høj støj, kan gøre en person mere irriteret over et sonisk boom end et produktionsanlæg, hvor det omgivende støjniveau allerede er højt, sagde Miller. Disse tests, såvel som dem, hvor en X-59 vil blive fløjet over flere amerikanske byer i 2024vil blive brugt til at udvikle en bedre skala til måling af lydstyrken og intensiteten af ​​lydbom og i sidste ende til at sætte grænser for disse niveauer.

Designet af X-59 er også beregnet til at reducere lydstyrken af ​​en sonisk bom – at gøre den til “mere af et sonisk hjerteslag”, ifølge Lockheed Martins hjemmeside. Flyet har en slank næse for at reducere luftmodstanden og begrænse mængden af ​​komprimeret luft, når flyet flyver igennem; indtagene til motorerne er over flyet, da disse kan producere deres egne soniske bomme, der ville nå jorden, hvis de er monteret under flyet; og X-59 flyver langsommere end Concorde gjorde for at mindske den soniske boom, den producerer.

For at være klar, selvom missionen går svømmende, vil passagerer ikke være i stand til at bestille en tur på X-59. Det er snarere et eksperimentelt fly, der en dag kan påvirke designet af kommercielle fly – især hvis irritationstestene fører til grænser for lydstyrken af ​​lyde. Flyselskaber bliver nødt til at tage hensyn til økonomien ved supersoniske rejser, ikke kun lyden af ​​det. Det er her en anden subjektiv kvalitet kan komme i spil.

“Næste gang du flyver, se ud af vinduet på skønheden ved at flyve, og spørg så dig selv: ‘Hvordan ville det være at flyve supersonisk?'” sagde Miller. “Der er helt sikkert noget magi ved det hele.”

Posten Hvordan NASA løser Supersonic Flights store høje problem dukkede op først The Daily Beast.

Loading...