Cicha lotnicza rewolucja. NASA prezentuje samolot X‑59 QueSST

Po latach zapowiedzi NASA uroczyście zaprezentowała samolot X‑59 QueSST. To eksperymentalna konstrukcja, która ma zapoczątkować w lotnictwie nową epokę: czas akceptowalnie cichych, naddźwiękowych lotów. Czym jest X‑59 QueSST i co wiemy o tej maszynie?

Eksperymentalny samolot X‑59 QueSST (Quiet SuperSonic Technology) wygląda dość nietypowo. Ze względu na mocno wydłużony kadłub o niewielkim przekroju i małe skrzydła przypomina nieco wyglądem konstrukcję sprzed 70 lat – samolot X-3 Stiletto.

Obie konstrukcje łączy nie tylko wygląd, ale i cel powstania, czyli badania nad lotami z prędkością naddźwiękową. Jednak o ile Stiletto miał pomóc w lataniu coraz szybciej, QueSST ma inną rolę: to konstrukcja, która pomoże zrozumieć, w jaki sposób budować samoloty, które będą latać ciszej.

Problem może wydawać się niszowy, ale jest poważniejszy, niż na pierwszy rzut oka wygląda. Gdy spojrzymy na współczesne samoloty pasażerskie, to okaże się, że – z punktu widzenia pasażera – rozwój zakończył się dobre pół wieku temu.

Od kilkudziesięciu lat nie latamy ani szybciej, ani wygodniej. Owszem – radykalnie spadły ceny połączeń i powietrzna podróż przestała być luksusem, a pasażerowie mają do dyspozycji elektroniczne zabawki.

Podróż z Warszawy do Nowego Jorku trwa jednak dzisiaj mniej więcej tyle, co w latach 60. Od czasu rewolucji, jaką było upowszechnienie w transporcie lotniczym silników odrzutowych, prędkość komercyjnych maszyn przestała rosnąć.

Winę za to ponoszą – pospołu – fizyka i ekonomia. Ta pierwsza rzutuje na zachowanie samolotu i opływającego go powietrza, które istotnie zmieniają się przy prędkościach okołodźwiękowych. Druga każe skupić technologiczny rozwój na szukaniu oszczędności.

Efektowny epizod, jakim były zapoczątkowane w latach 70. naddźwiękowe loty pasażerskie, pozostał tylko epizodem. Pomysł na rozwijanie naddźwiękowego lotnictwa pasażerskiego (SST – SuperSonic Transport) szybko porzucili Amerykanie, którzy na etapie budowy prototypów doszli do wniosku, że naddźwiękowy Boeing 2707 nie będzie na siebie zarabiać.

Zbudowane po drugiej stronie Atlantyku naddźwiękowe cuda lotniczej inżynierii, jak Tu-144 czy Concorde zostały odesłane do lamusa przez problemy techniczne, ceny paliw i problemy z głośnością. To właśnie z uwagi na hałas Concorde mógł korzystać ze swojego głównego atutu przede wszystkim podczas przelotu nad oceanem.

Pół wieku po powstaniu pierwszych naddźwiękowych samolotów pasażerskich świat wraca do starego pomysłu, a rozwiązanie problemu nadmiernego hałasu ma przynieść właśnie X-59 QueSST. To maszyna opracowana dla NASA w kolebce lotniczych innowacji, czyli należących do koncernu Lockheed Martin zakładach Skunk Works.

Prace nad samolotem rozpoczęły się w 2016 roku, jednak założony harmonogram testów z udziałem gotowej maszyny zaliczył wieloletnie opóźnienie. Aktualne założenia przewidują, że – po oficjalnej prezentacji maszyny z 12 stycznia – samolot przejdzie testy w locie w roku 2024.

X‑59 QueSST to nietypowa maszyna. Samolot ma ponad 30 metrów długości i zaledwie dziewięć metrów rozpiętości skrzydeł. Jego załogę stanowi jeden pilot zajmujący miejsce w kabinie pozbawionej bezpośrednie widoczności do przodu – to, co dzieje się przed samolotem pilot widzi na umieszczonym przed oczami ekranie należącym do rozwiązania o nazwie eXternal Visibility System. Cała konstrukcja została ukształtowana tak, aby rozpraszać fale dźwiękowe i ograniczyć ich kierowanie w kierunku ziemi.

Ze względu na optymalizację kosztów X-59 powstał z szerokim wykorzystaniem gotowych podzespołów z innych samolotów – ma silnik General Electric F414 z samolotu JAS-39 E Gripen, kabinę częściowo pochodzącą z samolotu szkolnego T-38 czy podwozie "pożyczone" z wojskowego F-16.

Kluczową cechą samolotu, który ma latać z prędkością Mach 1,4, ma być stosunkowo niewielki poziom hałasu. Zdaniem twórców z punktu widzenia człowieka na ziemi latający z naddźwiękową prędkością X-59 nie ma być bardziej uciążliwy od zwykłych, poddźwiękowych odrzutowców. Nie oznacza to całkowitej ciszy, ale po prostu mniej dotkliwe, akceptowalne natężenie hałasu, określane wstępnie na 75 decybeli.

Jednocześnie X-59 ma do odegrania ważną rolę. Posłuży nie tylko do testów przyszłościowych rozwiązań technicznych, ale także – w porozumieniu z ICAO (Organizacja Międzynarodowego Lotnictwa Cywilnego) i mieszkańcami terenów, nad którymi będą prowadzone próby w locie – do wyznaczenia norm hałasu dotyczących gromu dźwiękowego. Samolot wyznaczy granice, które w przyszłości będą obowiązywać użytkowników cywilnych samolotów naddźwiękowych.

Warto zauważyć, że X-59 QueSST – choć za sprawą prezentacji NASA wzbudził na całym świecie ogromne zainteresowanie – nie jest jedyny. Prace nad komercyjnymi projektami – jak Boom Supersonic Overture, Aerion AS2 i AS3 czy Spike S-512 – prowadzą obecnie małe i duże firmy lotnicze z całego świata.

Maszynę o roli porównywalnej do X-59, a zatem samolot eksperymentalny – opracowuje także JAXA (japońska agencja kosmiczna), gdzie powstaje samolot S4. Jego twórcy, podobnie jak przy X-59, jako jedno z głównych założeń przyjęli ograniczenie generowanego przez maszynę hałasu.

Zasady fizyki są jednakowe dla wszystkich, więc powstające właśnie samoloty są do siebie bardzo podobne. W większości to konstrukcje o bardzo wydłużonym kadłubie i niewielkich skrzydłach, gdzie wewnętrzną przestrzeń poświęcono na rzecz korzyści, związanych z lotem naddźwiękowym.

Jednocześnie warto zwrócić uwagę, że – inaczej niż w latach 70. – wysiłki konstruktorów skupiają się przede wszystkim na samolotach małych, przewożących kilkanaście lub maksymalnie kilkadziesiąt osób.

Można zatem przypuszczać, że nawet gdy uda się rozwiązać problemy techniczne związane z generowanym hałasem, szybkie podróże – przynajmniej początkowo – będą przywilejem dostępnym przede wszystkim dla najzamożniejszych klientów.