X‑59 QueSST rozpoczął próby statyczne silnika

W czasie obecnej tury prób weryfikowane jest nie tylko działanie silnika jako takiego, ale także sprawność działania wlotu powietrza i dyszy silnika, zachowanie elementów strukturalnych pod wpływem sił powstających przy działającej jednostce napędowej, a także poprawność działania oprogramowania kontrolującego pracę silnika. Oprócz tego kontrolowane są takie podzespoły jak instalacja paliwowa czy przyrządy sterowe w kabinie.

X-59 QueSST to dziecko projektu Low-Boom Flight Demonstrator – realizowanego w kalifornijskim Palmdale przez słynne lockheedowskie zakłady Skunk Works w Palmdale we współpracy z NASA. Jego celem jest weryfikacja możliwości zniwelowania do znośnych poziomów gromu dźwiękowego powstającego w locie z prędkością Mach 1 i wyższą. Kształt płatowca z ekstremalnie wydłużonym nosem i niewielkimi płetwami po bokach powinien sprawić, że fala dźwiękowa nie osiągnie zbyt wysokiego natężenia. W uproszczeniu: fale powstające na poszczególnych elementach płatowca nie będą się łączyć w jedną, ogłuszającą ludzi na ziemi.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

QueSST ma się wznieść w powietrze z kalifornijskiej Edwards Air Force Base, przy której działa Armstrong Flight Research Center – jeden z głównych ośrodków badawczych NASA. Po "zwyczajnych" lotach próbnych badających zachowanie samolotu w powietrzu, a następnie lotach naddźwiękowych na poligonie przy bazie Edwards, agencja planuje rozpocząć jeszcze w 2025 roku trzecią fazę testów: loty nad miejscowościami w Stanach Zjednoczonych.

Lockheed zapewnia, że X-59 zamiast gromu dźwiękowego będzie wytwarzać "delikatne buch­nię­cie". X-59 na 55 tysięcy stóp, czyli 16 800 metrów, lecący z prędkością Mach 1,4 powinien być słyszany na ziemi jako nie głośniejszy niż trzask zamykanych drzwi samochodowych.

Początki programu sięgają roku 2016. Skunk Works otrzymały kontrakt w sprawie zapro­jek­to­wa­nia i budowy X-59 w kwietniu 2018 roku. Rok później zaprezentowano koncepcję samego QueSST-a i mogących powstać na jego podstawie "cichych" naddźwiękowych samolotów pasażerskich. Zasadniczy montaż płatowca demonstratora zakończył się już w październiku 2021 roku, a na początku roku 2022 płatowiec z powodzeniem zaliczył próby wytrzymałości strukturalnej.

Próby te zorganizowano w zakładach w Fort Worth w Teksasie. Samolot trzeba więc było przewieźć na dystansie 2200 kilometrów w gustownym niebieskim opakowaniu chroniącym przed uszkodzeniami i działaniem żywiołów. Co ciekawe, w płatowcu zainstalowano także czujniki, które podczas lotu będą na bieżąco informowały pilota o powstających naprężeniach.

Jeszcze dwa lata temu pierwszy lot zapowiadano na rok 2023. Ale jak to często bywa przy tak ambitnych projektach, wszystko się przeciągnęło. Nic nie wiadomo o jakichkolwiek istotnych wadach projektu, "zawiniło" samo jego skomplikowanie.

Projekt wymagał oczywiście zastosowania innych nietypowych rozwiązań. Wraz z wydłużonym nosem rzuca się w oczy brak przezroczystego wiatrochronu kabiny pilota. Aby spełniać swoją funkcję, musiałby on mieć długość ponad 5 metrów. Zamiast tego QueSST będzie więc dysponować dwiema kamerami o wysokiej rozdzielczości i ekranem w kabinie; instalacji tej nadano nazwę eXternal Vision System (XVS). Zasadniczo niezbędne będzie działanie obu kamer, ale w sytuacji awaryjnej jedna ma wystarczyć, aby pilot bezpiecznie sprowadził samolot na ziemię.

Silnik F414-GE-100 opracowano specjalnie dla X-59, ale oczywiście nie od zera. Jest to wersja rozwojowa F414-GE-39E stosowanego w Gripenach E/F, w której zmodyfikowano między innymi instalację paliwową i oprogramowanie kontrolujące pracę jednostki napędowej.

Zaletą silnika 39E jest przede wszystkim optymalizacja jego pracy do działania w układzie jednosilnikowym. Ograniczone miejsce w płatowcu wymusiło jednak wprowadzenie potencjalnie ryzykownej zmiany: usunięcie szyn montażowych. Dzięki nim włożenie silnika do Gripena jest stosunkowo proste, a mechanicy nie muszą się obawiać, że oś ciągu będzie odchylona od osi podłużnej samolotu. W X-59 technicy muszą o to zadbać ręcznie.

Płatowiec ma 29 metrów długości i rozpiętość 9 metrów. Maksymalna masa startowa wyniesie 14 700 kilogramów. Zakładana prędkość maksymalna to Mach 1,5, ale strukturę płatowca zaprojektowano tak, aby wytrzymywała loty z prędkością Mach 2,5. Zasadniczą architekturę kabiny wraz z fotelem wyrzucanym i kopułką zaczerpnięto z samolotu szkolno-treningowego T-38 Talon, podwozie – z myśliwca F-16 Fighting Falcon, a drążek sterowy według niepo­twier­dzo­nych informacji – z F-117 Nighthawka. Jedynie 10% elementów opracowano od zera.

Mimo że program jest realizowany przez NASA pod kątem rozwoju techniki samolotów komunikacyjnych, X-59 QueSST może w dalszej perspektywie czasowej wpłynąć także na świat samolotów wojskowych. "Cichy grom dźwiękowy" mógłby być szczególnie interesujący dla maszyn szkolno-treningowych. Ich projekt nie musi być równie bezkompromisowy jak samolotów bojowych, nie musi być podporządkowany wymogom niskiej wykrywalności, a dzięki obniżeniu poziomu hałasu mogłyby wykonywać swoje zadania, nie narażając się lokalnym społecznościom.

Należy jednak mieć na uwadze, że nawet stuprocentowy sukces programu X-59 nie sprawi, że komercyjne loty naddźwiękowe zaraz staną się normą. Do przezwyciężenia jest mnóstwo innych wyzwań technicznych, określanych zbiorczo skrótowcem APSE (aero-propulso-servo-elastic). Prowadzone dotąd symulacje wskazują na potencjalnie szkodliwe zależności między sztywnością strukturalną płatowca, jego niestabilnością aerodynamiczną, systemami odpowiadającymi za sterowanie i kontrolę napędu oraz masą. Najprościej rzecz ujmując: łatając jedną dziurę, inżynierowie mogą mimowolnie tworzyć dwie kolejne.

Autor: Łukasz Golowanow