Cómo el jet supersónico X-59 de la NASA reemplazó el boom con un ruido sordo

Imagínese salir del trabajo en Los Ángeles o San Francisco un poco temprano un viernes por la tarde y terminar tomando una copa en la playa de Maui antes de que termine la hora del cóctel. Imagínese de Seattle a Tokio en cuatro horas, de Nueva York a Londres en más de tres.

Muchos en el incipiente sector supersónico creen que los vuelos comerciales supersónicos no sólo son posibles, sino que están trabajando para diseñar, construir y certificar aviones en los próximos cinco a diez años. Sostienen que volar más rápido que la velocidad del sonido no sólo cambiará los viajes aéreos, sino que también ofrecerá a los pasajeros el máximo lujo: el tiempo.

Boom, Spike y Exosonic tienen conceptos diferentes para sus jets supersónicos, diseñados para viajar entre Mach 1,4 (1074 mph) y 1,8 (1381 mph), mientras que las construcciones hipersónicas de Destinus y Hermeus podrían viajar teóricamente a Mach 5,0, o 3836 mph. La mayoría permanece en la fase de concepto teórico. Sólo el demostrador de Boom, el XB-1, ha comenzado las pruebas de vuelo iniciales, y las pruebas supersónicas están previstas para finales de este año.

El progreso es lento, debido a los exorbitantes costos de I+D causados ​​por los desafíos técnicos únicos de volar más rápido que el sonido. “Los obstáculos son sustanciales”, señala Vik Kachoria, director ejecutivo de Spike Aerospace, que está desarrollando un avión supersónico de 12 a 18 pasajeros llamado Diplomat. “El auge, el ruido del suelo, la seguridad, la normativa, el medio ambiente, la infraestructura. Es mucho.”

El boom sónico sigue siendo el mayor impedimento para el desarrollo, dice David Richwine, subdirector de proyectos de tecnología de la NASA en el X-59, un avión experimental diseñado para mitigar el ruido y la vibración del boom. “Cuando acumulamos los desafíos que enfrenta la supersónica, resolver el auge fue el más grande”, dice. “Al tomar eso, liberaríamos a los operadores comerciales para trabajar en algunos de los otros temas”.

Los booms sónicos han existido desde que Chuck Yeager rompió la barrera del sonido en 1947 con el Bell X-1. El estallido (un ruido fuerte causado por ondas de choque que se forman cuando un avión pasa la velocidad del sonido) se consideró inicialmente, curiosamente, como una señal de progreso desde que marcó el comienzo de la era supersónica. En 1963, el presidente John F. Kennedy lanzó una iniciativa llamada Transporte Supersónico (SST) que reunió al gobierno y la industria, con el objetivo de construir un avión comercial supersónico capaz de transportar 300 pasajeros, volando a Mach 3, o 2301 mph.

Pero a finales de la década, la mayoría de la gente veía los estallidos sónicos como una molestia pública. En 1968, un paso elevado del F-105 en la Academia de la Fuerza Aérea voló 200 ventanas de su icónica capilla, insultando a una docena de personas. Desde 1956 hasta 1968, la Fuerza Aérea tuvo que lidiar con alrededor de 40.000 reclamos contra sus pájaros de guerra supersónicos, que abarcaban pérdidas desde ventanas rotas y yeso agrietado en casas, hasta afirmaciones de que las explosiones sónicas enloquecían al ganado.

El Concorde, el primer avión supersónico comercial del mundo, no ayudó. Desarrollado conjuntamente por británicos y franceses, sus vuelos transatlánticos a menudo terminaban en ciudades estadounidenses con ventanas rotas y vibraciones que sacudían a los residentes locales. En 1973, el Congreso y muchas autoridades de todo el mundo prohibieron los viajes aéreos supersónicos por tierra, reduciendo el potencial de los supersónicos para acelerar los viajes aéreos comerciales.

El Concorde, siempre un avión caro y que consume mucho combustible, realizó su último vuelo en el Reino Unido en 2003, aterrizando en un museo de aviación en Bristow, donde se convirtió en una exhibición fija.

Ahora, la NASA, en colaboración con Lockheed Martin, espera rehabilitar los viajes aéreos comerciales supersónicos mitigando el auge. El equipo que supervisa el proyecto X-59 Quest (que significa Quiet SuperSonic Technology) está promoviendo la idea de que el límite de velocidad supersónica debería eliminarse tan pronto como el estallido sónico deje de ser un problema.

“En lugar de una norma basada únicamente en la velocidad, proponemos que la norma se base en el sonido”, dijo Peter Coen, director de misión integrada del programa X-59. “Si el sonido de un vuelo supersónico no es lo suficientemente fuerte como para molestar a cualquiera que esté debajo, no hay razón por la que el avión no pueda volar supersónico”.

Otros aviones, incluido el jet Northrop F-5E modificado, demostraron en 2003 que la forma de un avión puede utilizarse para reducir la intensidad de las explosiones sónicas. El X-59 está diseñado para ir un paso más allá, creando un “ruido sordo” sónico que mide alrededor de 75 decibelios, aproximadamente el sonido de una lavadora.

El concepto X-59 se presentó por primera vez en 2018, y la NASA otorgó una subvención de 248 millones de dólares a Lockheed Martin para desarrollar el avión. Después de un extenso modelado por computadora y pruebas en túnel de viento, el X-59 se presentó formalmente al mundo en las instalaciones de Lockheed en California Skunk Works en enero. El esbelto avión de punta puntiaguda mide 99,7 pies de largo y 29,5 pies de ancho, y parece un avión de combate elegante y futurista, con la cabina aproximadamente a la mitad del fuselaje.

Está diseñado para volar a 1,4 veces la velocidad del sonido, o 925 mph. El X-59 reutiliza piezas de otros aviones de guerra, incluido el tren de aterrizaje de un F-16, la capota y el asiento eyectable de un avión de entrenamiento supersónico T-38 y parte del sistema de motor utilizado en el avión espía U-2.

El motor montado en la parte superior permite una parte inferior lisa para evitar que las ondas de choque se fusionen detrás del avión, disminuyendo así el poder potencial de las explosiones sónicas. El avión ha sido sometido a pruebas en tierra y se esperan pruebas en vuelo para finales de año. El X-59 volará a aproximadamente Mach 1,4 (1.074 mph) a 55.000 pies, aproximadamente la misma velocidad y altitud de un avión supersónico comercial, recopilando datos sobre su “auge silencioso”. Los datos, dice la NASA, deberían ayudar a “los reguladores a reconsiderar las reglas que prohíben los vuelos supersónicos comerciales sobre tierra”.

La configuración coloca la cabina aproximadamente a la mitad de la longitud de la aeronave, lo que significa que el piloto no mira a través de una ventana orientada hacia adelante, sino que utiliza cámaras de alta resolución que alimentan un monitor 4K en la cabina, llamado Sistema de Visión Externa. .

Una vez que el X-59 despegue, pasará por pruebas de seguridad y luego por un período de evaluaciones acústicas antes de que la NASA se embarque en una serie de vuelos de prueba sobre ciudades seleccionadas donde los ciudadanos previamente informados ofrecerán comentarios para ayudar a determinar si la tecnología logra un ruido aceptable. niveles.

Un ruido sordo sería una buena noticia para las nuevas empresas comerciales supersónicas. Spike Aerospace está haciendo su propio trabajo y al mismo tiempo se basa en la investigación de la NASA. Al igual que el X-59, su objetivo es reducir el boom favoreciendo las ondas sónicas para que se dirijan hacia arriba y se cancelen en gran medida entre sí. Exosonic también está posicionando su avión de 70 asientos con un boom sónico “silencioso”.

El X-59 puede lograr su objetivo inmediato de mitigar las explosiones sónicas, pero aplicarlo a los aviones comerciales seguirá siendo un desafío. Los conceptos comerciales todavía tienen grandes problemas para reunir suficiente capital para llevar un producto final al mercado, y luego están las cuestiones de sostenibilidad, algo que no existía en 1969, cuando el Concorde despegó por primera vez. Richwine admite que después de la supresión del auge, “las emisiones son el siguiente mayor desafío, por lo que tenemos que buscar combustibles alternativos, la electricidad y el hidrógeno”.

La NASA ha comenzado a espiar todas esas madrigueras de conejos. Boom ha construido su avión para que funcione con combustible de aviación (SAF) 100 por ciento sostenible, mientras que Spike está explorando la electricidad y el hidrógeno.

Los fabricantes de aviones supersónicos mantienen la esperanza, a pesar de los importantes desafíos técnicos y el consenso general dentro de la aviación privada de que estos proyectos serán demasiado costosos para llevar al mercado, con una demanda limitada por parte de las aerolíneas y otros compradores.

Dentro del campo, sin embargo, prevalece el optimismo. “Definitivamente creo que se producirán vuelos supersónicos”, dice Richwine. “Es un orden de magnitud más complicado que un avión típico, por lo que llevará tiempo, pero lo lograremos. Para las aerolíneas comerciales, probablemente serán 15 años”.