Американский самолет с аномально длинной носовой частью. Фото: wikimedia.org

Увидеть этот самолёт и не уставиться на его нос почти невозможно. Передняя часть вытянута так далеко, что кажется, будто дизайнеров вдохновляли копья или тонкие гондолы дирижаблей. И это не попытка заявить о себе в стиле авангардных скульпторов. Всё намного скучнее и одновременно интереснее.

1. Почему громкий сверхзвук оказался препятствием?

Lockheed Martin X-59 QueSST в полете. Фото: ukdefencejournal.org.uk

Вытянутый нос – рабочий инструмент. Его цель в том, чтобы приручить сверхзвук и перевести грохот в негромкий хлопок. NASA прямо пишет про это в описании проекта Quesst, и X-59 здесь – не герой-одиночка, а опытный образец, на котором будет проверяться целая гипотеза.

Когда самолёт переходит звуковой барьер, воздух не просто шумит – он складывается в ударные волны. Причём не только у самого носа. Волны появляются вдоль всего корпуса, на кабине, крыльях, воздухозаборнике, хвосте. На обычных сверхзвуковых моделях всё это сливается в резкий двойной удар. Кто слышал – не забудет.

NASA уже много лет пытается изменить структуру этих волн. Не отменить их, не убрать совсем, а растянуть, расслоить, снизить пики, чтобы люди внизу слышали не взрыв, а мягкий хлопок.

X-59 создан не для победы над законами физики. Он нужен для того, чтобы изменить форму источника звука. А значит – изменить сам звук.

2. Что даёт длинный нос в такой акустической затее

X-59, вид спереди. Фото: militaryarms.ru

Здесь всё почти по законам кухонной акустики. Быстрое движение рукой по воздуху даёт резкий звук. Плавное движение – звук мягче. Для самолёта это значит, что резкие перепады формы создают пики давления, а плавные линии помогают звук растянуть.

Длинный нос помогает сразу в нескольких вещах. Он позволяет сгладить первый скачок давления. Если нос короткий и резкий, воздух получает мощный толчок сразу. Если нос тянется вперёд и медленно сужается, фронт волны формируется постепенно. Это не даёт первым волнам быстро сливаться с другими и собираться в грохот.

Кроме того, у X-59 много источников ударных волн вдоль фюзеляжа. Если их развести по длине и по времени, они не накладываются, а значит, внизу будет не хлопок, а серия лёгких толчков, которые человеческое ухо воспринимает спокойнее.

Наряду с этим длинный нос помогает решить инженерные задачи. Нужно где-то расположить кабину, убрать окна, спрятать обзорные системы, не нарушая нужной формы. Длина в 38 футов (почти 12 метров) здесь не ради красоты, а ради геометрии и места для нужных решений.

3. Что делать, если прямой обзор с таким носом исчезает

В Lockheed Martin X-59 QueSST отсутствует переднее окно. Фото: wikimedia.org

Очевидный минус такой вытянутой передней части – невозможность смотреть вперёд привычным способом. Остекление было бы здесь помехой. Оно ломало бы гладкую линию, вносило бы лишние углы и создавало бы дополнительные волны. Поэтому на X-59 просто нет обычного переднего окна.

Эту проблему решают камерами и электронным зрением. Система XVS – это камеры, вычисления, монитор с высоким разрешением и графика, которая помогает пилоту ориентироваться при взлёте и посадке. NASA описывает это как замену стекла на цифровой обзор.

Такое решение родилось не из любви к технологиям, а из требований к акустике. Прозрачность убрали, чтобы сохранить гладкость и не добавлять лишний пик в звуковой картине.

4. Почему здесь не подойдут обычные шумоподавляющие приёмы

X-59 стал смелым инженерным экспериментом компании. Фото: twz.com

На обычных самолётах шум гасят разными способами – от конфигурации двигателей до формы выхлопного сопла. Всё это работает на дозвуке. На сверхзвуке главным раздражителем для живущих внизу становится не двигатель, а форма самолёта. Именно тело создаёт волну. Поэтому и решение должно быть геометрическим.

X-59 – это инженерный эксперимент, где ставка сделана на форму. Длинный нос – это видимая часть всей конструкции, где даже линии низа фюзеляжа и формы крыла подбираются под задачу – не дать волнам сложиться в одну громкую вспышку.

5. Почему нужен именно отдельный самолёт, а не просто рендер и расчёты

Длина самолета составляет порядка 12 метров. Фото: theaviationgeekclub.com

NASA не проектирует здесь будущий лайнер. Это летающий измеритель. Он нужен, чтобы собрать точные данные: как звук формируется, как он воспринимается на земле, какую реакцию вызывают разные варианты конструкции. Эти данные нужны не для отчётов, а для того, чтобы потом пересматривать правила полётов над сушей.

Регуляторы не будут менять правила из-за рендера или обещания. Нужны полёты, записи, сравнения, анкеты от жителей, цифры. Поэтому X-59 не просто летает – он носит на себе датчики, регистрирует телеметрию и создаёт нужную сигнатуру. В этом вся его миссия.

Можно представить схему, где нос покороче, а остальное компенсируется формой хвоста, крыла, воздухозаборника. На практике это сложнее. Если первый скачок давления будет резким, потом всё усиливается. Поэтому на X-59 решено было не допустить этого с самого начала. Вытянутый нос задаёт характер давления сразу.

Плавный старт, мягкое изменение формы, никаких резких переходов. NASA прямо указывает длину около 38 футов, и по авиационным меркам это уже почти длина лёгкого одноместного самолёта целиком.

В технических обзорах есть разные оценки. Кто-то считает только переднюю часть, кто-то берёт до широкой секции с оборудованием. Но даже минимум – это десятки футов. Настоящий нос в масштабе малого самолёта.
 

источник