X-59 : la quête de la NASA pour construire un avion supersonique “silencieux”

(CNN) — Si vous avez entendu un bang sonique récemment, vous vous en souvenez probablement. La forte détonation semblable à une explosion – causée par un avion volant plus vite que la vitesse du son – peut être surprenante, voire briser des fenêtres.

Les bangs soniques sont l’une des raisons pour lesquelles les avions de ligne supersoniques ne volent pas aujourd’hui, et l’un des facteurs limitant le succès du Concorde, dont le dernier vol remonte à 2003. L’avion supersonique était limité à des vitesses subsoniques lorsqu’il survolait la terre ou à proximité des côtes, et les réglementations internationales actuelles limitent toujours la vitesse du transport terrestre commercial à moins de Mach 1 ou la vitesse du son, pour éviter la perturbation des ondes sonores au-dessus des zones peuplées. .

Maintenant, la NASA s’efforce de modifier ces réglementations en transformant la flèche en un “coup”, ouvrant la voie à une nouvelle génération d’avions supersoniques plus silencieux. L’agence le fait à travers un programme appelé Questst – pour “Quiet SuperSonic Technology” – qui est le résultat de décennies de recherche et centré autour d’un nouvel avion appelé le X-59.

tonnerre lointain

Le X-59 est le dernier d’une série d’avions expérimentaux, dont le X-1, qui est devenu en 1947 le premier avion habité à dépasser la vitesse du son, et le X-15, qui détient toujours le record du plus rapide de tous les temps. vol habité, fixé en 1967 à Mach 6,7.
Conçu et construit par Lockheed Martin à Palmdale, en Californie, dans le cadre d’un contrat de 247,5 millions de dollars avec la NASA, le X-59 est actuellement en cours d’essais au sol, en attendant un vol inaugural plus tard en 2022.

“Il sera nettement plus silencieux que le Concorde ou tout autre avion supersonique existant aujourd’hui”, a déclaré Craig Nickol, chef de projet du programme Quest à la NASA. « Il est extrêmement long et fin : il mesure près de 30 pieds de long (30,5 mètres), mais a une envergure d’environ 29 pieds seulement. Le nez est une caractéristique distinctive de cet avion : il fait environ un tiers de la longueur.

La forme mince joue un rôle clé pour rendre l’avion beaucoup plus silencieux pendant les voyages supersoniques.

À quoi pourrait ressembler le X-59 en vol.

cr103.com/NASA

Mais comment se produit un bang sonique ? Lorsqu’un avion se déplace à des vitesses subsoniques, les ondes sonores qu’il crée normalement peuvent se déplacer dans toutes les directions ; cependant, à des vitesses supersoniques, l’avion laissera son propre son et les ondes sonores se comprimeront et fusionneront en une seule onde de choc commençant au nez et se terminant à la queue.

Lorsque cette onde de choc hautement comprimée rencontre une oreille humaine, elle produit une forte détonation, qui ne se produit pas lorsque l’avion franchit le mur du son, mais plutôt un effet continu qui peut être entendu par n’importe qui dans une zone en forme de cône sous l’avion. , tant qu’elle dépasse la vitesse du son.

La forme du X-59 est conçue pour empêcher les ondes de choc de fusionner. Au lieu de cela, ils se sont étendus en utilisant des surfaces aérodynamiques stratégiquement placées. Le moteur unique est également situé en haut plutôt qu’en bas de l’avion, pour maintenir un profil inférieur lisse qui empêche les ondes de choc d’atteindre le sol.

En conséquence, la NASA estime que le X-59 ne produira que 75 décibels de bruit à des vitesses supersoniques, contre 105 décibels pour le Concorde.

“Cela signifie que cet avion pourrait ressembler à un tonnerre lointain à l’horizon, ou à quelqu’un qui ferme une portière de voiture au coin de la rue”, explique Nickol. “En fait, les gens peuvent ne pas entendre le bruit sourd du tout, et s’ils le font, ils ne seront certainement pas surpris car il sera faible et dispersé, et pas si fort du tout.”

Modification de la réglementation

La partie essentielle du programme débutera en 2024, lorsqu’une série de vols d’essai sera menée dans une demi-douzaine de communautés résidentielles à travers les États-Unis sélectionnées pour offrir un mélange diversifié de conditions géographiques et atmosphériques : “Cela va être une partie amusante de le projet.” , parce que nous nous engageons avec le public et générons un peu de science citoyenne”, déclare Nickol.

Le plan rappelle une expérience de la Federal Aviation Administration (FAA) de 1964 lorsque des jets supersoniques ont survolé à plusieurs reprises Oklahoma City pour tester l’impact des bangs soniques sur le public.
Les choses ne se sont pas bien passées, jusqu’à 20% des personnes se sont opposées aux explosions et 4% ont déposé des plaintes et des demandes de dommages et intérêts. “Nous ne voulons pas répéter cela, bien sûr, nous allons donc d’abord tester cet avion sur une plage limitée, en mesurant tous les booms”, explique Nickol. “Ce n’est que lorsque nous sommes satisfaits de la performance que nous nous déplaçons vers les communautés tout en contrôlant soigneusement le niveau des bangs soniques.”

Une fois que le X-59 aura survolé les zones sélectionnées, la NASA contactera les communautés au sol pour mesurer leur réponse au bruit. L’objectif est de confirmer la théorie selon laquelle une explosion de 75 décibels est acceptable.

Les données ainsi recueillies seront ensuite présentées à l’Organisation de l’aviation civile internationale (OACI), chargée de la réglementation du bruit des avions, pour la persuader de les mettre à jour lors d’une réunion internationale prévue en 2028.

Un premier vol est prévu pour la fin de l'année.

Un premier vol est prévu pour la fin de l’année.

Darin Russel/NASA

Une nouvelle génération

La NASA pense qu’un changement de réglementation ouvrirait le ciel à une nouvelle génération d’avions supersoniques, qui seraient autorisés à survoler des routes désormais interdites, comme New York à Los Angeles, et réduirait le temps de vol de moitié environ.

Cependant, nous ne savons pas à quoi ressembleront ces avions et qui les construira, car le X-59 n’est pas un prototype, mais juste une démonstration technologique.

“Toute conception future d’un avion commercial à faible flèche pour le vol supersonique sera certainement différente de celle-ci, bien que certains éléments de conception puissent être directement traduits”, a déclaré Nickol, pointant le nez allongé, certains systèmes de commande de vol et l’extérieur unique de l’avion. système de vision X-59, qui fournit au pilote des écrans haute définition montrant ce qui se trouve devant, sans véritable fenêtre orientée vers l’avant en raison du nez profilé de l’avion.

Plusieurs entreprises développent actuellement des jets de passagers supersoniques et prévoient de les faire voler dans une décennie ou moins, notamment Hermeus, Boom et Spike. Cependant, il est douteux que l’un d’entre eux puisse bénéficier des découvertes du programme Quest, qui est susceptible d’informer la prochaine génération d’avions supersoniques.

Nickol pense qu’un tel avion, capable de voler n’importe où, démocratiserait les voyages supersoniques, ce qui ferait une grande différence dans le statut de luxe du Concorde : « Si vous regardez 100 ans en arrière, de nombreuses technologies de mobilité avancées, y compris les chemins de fer et les avions, ont commencé comme des expériences haut de gamme, mais à mesure que la technologie progressait et que les coûts baissaient, elles sont devenues accessibles au grand public », dit-il.

“L’un des objectifs à long terme est de rendre cette forme de voyage à grande vitesse disponible en tant qu’application généralisée, et il n’y a vraiment aucune raison pour que cela ne se produise pas.”

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