إمكانات وآفاق مشروع QueSST التابع لناسا / لوكهيد مارتن X-59

المظهر التصميمي للطائرة X-59

ناسا تريد إحياء رحلة الركاب الأسرع من الصوت طيران. تحقيقا لهذه الغاية، في السنوات الأخيرة، تم تطوير برنامج بحث QueSST، وكان الهدف منه هو إنشاء مظهر محسن لطائرة أسرع من الصوت، خالية من أوجه القصور في أسلافها. وكجزء من هذا البرنامج، قامت شركة لوكهيد مارتن مؤخراً ببناء الطائرة التجريبية X-59. وفي الأشهر المقبلة، ستدخل في اختبارات الطيران وتظهر الإمكانات الحقيقية للحلول والتقنيات الجديدة.

مشروع البحث

بدأ برنامج ناسا المسمى QueSST (تقنية Quiet SuperSonic) في بداية العقد الماضي. كما يوحي الاسم، فإن هدفها هو خلق المظهر الأمثل للطائرة الأسرع من الصوت مع الحد الأدنى من مستوى الضوضاء. بادئ ذي بدء، خططوا لإضعاف وإزالة الطفرة الصوتية أثناء الطيران الأسرع من الصوت.

حتى منتصف العقد، أجرت وكالة ناسا الأبحاث اللازمة ودرست مختلف التصاميم والتخطيطات الديناميكية الهوائية. وفي عام 2016، دعت الوكالة شركة Lockheed Martin للانضمام إلى برنامج QueSST. كان عليها استخدام البيانات العلمية التي تم جمعها وتطوير أولي ثم تصميم كامل لنموذج أولي للطائرة للاختبار اللاحق.

نموذج X-59 في نفق الرياح

تم الانتهاء من تطوير المشروع، الذي حصل لاحقًا على المؤشر X-59، في 2018-19. في الوقت نفسه، بدأ بناء مركبة تجريبية في مصنع لوكهيد مارتن في بالمديل (كاليفورنيا). أبلغت الشركة المصنعة بانتظام عن تنفيذ بعض الأحداث - اكتسبت الطائرة شكلها النهائي تدريجيًا وكانت مليئة بالوحدات والآليات.

وفي بداية يونيو 2023، تم الانتهاء من تجميع منتج X-59. تم إنزال الطائرة من المخزونات إلى هيكلها الخاص وإرسالها إلى محطة اختبار الطيران بالمصنع. وفي المستقبل القريب، سيتم فحص جميع الأنظمة الموجودة على متن الطائرة وتكوينها، وبعد ذلك ستبدأ الاختبارات الأرضية الكاملة. وتخطط وكالة ناسا وشركة لوكهيد مارتن لإجراء أول رحلة بحلول نهاية هذا العام. ثم سيتم قضاء عدة سنوات في اختبارات الطيران، والتي يجب خلالها أن تؤكد الطائرة خصائص تصميمها.

مظهر مميز

الطائرة التجريبية X-59 QueSST هي طائرة ذات مقعد واحد ومحرك واحد مصممة خصيصًا. تم تطوير الطائرة الشراعية المميزة من الصفر بناءً على البيانات العلمية المجمعة. في الوقت نفسه، تم استعارة بعض الوحدات من المعدات الموجودة لتبسيط البناء. وهكذا، تم أخذ عناصر قمرة القيادة من طائرة التدريب T-38، ومعدات الهبوط من المقاتلة F-16.

يبلغ طول الطائرة 29 مترًا، ويبلغ طول جناحيها 9 أمتار، وارتفاعها 4,25 مترًا، ويبلغ الحد الأقصى لوزن الإقلاع 14,7 طنًا، وستكون قادرة على حمل ما يصل إلى 4,4 طن من الوقود و300 كجم الحمولة في شكل المعدات العلمية.

تلقت X-59 جسمًا عالي نسبة العرض إلى الارتفاع مع مقطع عرضي متغير. ميزتها الرئيسية هي مخروط الأنف الطويل ذو الحافة الأمامية الأفقية. تمثل الهدية ما يقرب من ثلث الطول الإجمالي للطائرة. تقع كنة المحرك في الذيل فوق جسم الطائرة.

يتم ترتيب الطائرات وفقا لمخطط الطائرة الثلاثية الطولية. هناك ذيل أفقي أمامي ذو امتداد صغير، مما يوفر التوازن الطولي. وخلفه جناح مثلث بحافة أمامية مكسورة. يوجد في الذيل مجموعة ذيل على شكل مثبت متحرك بالكامل وعارضة مجوفة مع مستوى صغير عند طرفها.

تتلقى الطائرة النموذجية محركًا نفاثًا واحدًا من طراز General Electric F414-GE-100 - وهو نسخة معدلة من المسلسل F414 مع نظام تحكم وخطوط أنابيب مختلفة وما إلى ذلك. تصل قوة الحرق اللاحق لهذا المحرك إلى 10 آلاف كجم، مما سيسمح للطائرة على ارتفاع 16 كم بتطوير سرعة قصوى تبلغ 1,5 ماخ وسرعة إبحار تبلغ 1,42 ماخ.

بناء نموذج أولي للطائرة

تم تجهيز قمرة القيادة X-59 بجميع معدات الطيران اللازمة. لتحسين الديناميكا الهوائية، لا تحتوي الطائرة على مظلة بارزة. تم تعويض عدم وجود حاجب يوفر الرؤية الأمامية والأسفلية عن طريق تثبيت نظام الرؤية الخارجية (XVS) وأنظمة الفيديو Collins EVS3600 في الجزء العلوي والسفلي من الهدية. يتم دمج إشارة الفيديو من عدة كاميرات في صورة مشتركة وعرضها على الشاشة أمام الطيار.

التحديات والحلول

يواجه مشروع X-59 QueSST عدة مهام رئيسية تتعلق باختبار واختبار الحلول التقنية الجديدة. بادئ ذي بدء، من الضروري التحقق مما إذا كانت الطائرة ذات المظهر المميز قادرة على الطيران في جميع أوضاع التصميم وتطوير السرعات المحددة. بالإضافة إلى ذلك، سيقومون بدراسة الديناميكا الهوائية وتحديد المعلمات الحقيقية لموجة الصدمة. في جميع مراحل الاختبار، سيتم فحص نظام الفيديو الأصلي.

في المراحل السابقة من برنامج QueSST، أجرت وكالة ناسا وشركة لوكهيد مارتن كمية كبيرة من الأبحاث وشكلت المظهر الديناميكي الأمثل للطائرة الجديدة. وفي هذا الصدد، ليس هناك شك في قدرة الطائرة التجريبية X-59 على الطيران وإظهار الخصائص المحسوبة. كما أن أنظمة الرؤية بالفيديو، التي تحل محل تصميم المصابيح اليدوية التقليدية، لا تشجع على التشاؤم. ومن المرجح أن ترقى هذه المكونات إلى مستوى التوقعات، على الرغم من أنه لا ينبغي استبعاد التحسينات القائمة على الاختبار.

مع كل هذا، فإن المهمة الرئيسية للطائرة X-59 هي إظهار الطيران الأسرع من الصوت "الهادئ". إنهم يريدون تقليل الطفرة الصوتية من خلال تصميم هيكل الطائرة الخاص. وبالتالي، فإن الجزء الأمامي المسطح من مخروط الأنف يجب أن يغير شكل موجة الصدمة المتولدة ويقلل حجم الضوضاء المتولدة. يؤثر الشكل المحدد للذيل والذيل بالمثل على القفز خلف الطائرة.

بسبب الهدية الممدودة، يزداد الطول الإجمالي للطائرة، وبالتالي المسافة بين موجة الصدمة أمام الأنف وخلف الذيل. وبوجود مسافة كافية، فإن الموجات الصوتية الصادرة عن الصدماتين لن تتداخل وتعزز بعضها البعض. وأخيرا، تم تصميم ملامح الجزء الرئيسي من جسم الطائرة والطائرة للقضاء على الاضطرابات الإضافية التي تؤدي إلى تفاقم الديناميكا الهوائية.

وفقا للحسابات، فإن الديناميكا الهوائية المحسنة ستقلل من الضوضاء أثناء الرحلة. تنتج طائرة مقاتلة نموذجية في رحلة أسرع من الصوت موجة صدمة بحجم (بالنسبة لمراقب على الأرض) يتراوح بين 100-110 ديسيبل. بالنسبة للطائرة X-59 أثناء الطيران على ارتفاعات عالية، سيتم تقليل هذه المعلمة إلى 70-75 ديسيبل؛ ستنخفض شدة الصوت بمقدار ثلاثة أوامر من حيث الحجم.

يتم نقل X-59 النهائية من ورشة العمل إلى محطة الاختبار

وبشكل عام تبدو الحلول المقترحة سليمة وتتيح لك الحصول على النتيجة المرجوة. بالإضافة إلى ذلك، تم اختبار المظهر غير العادي للطائرة في أنفاق الرياح وتأكيد إمكاناتها. في الواقع، نحن نتحدث الآن فقط عن تعزيز النتيجة العلمية - والبدء في العمل على القضايا الفنية.

وجهات نظر عملية

تم تصميم X-59 للاختبار والتجريب فقط. ومع ذلك، تخطط ناسا في المستقبل لإدخال تجربة برنامج QueSST الحالي في مشاريع الطائرات الواعدة. يجب أن تكون نتيجة ذلك ظهور طائرات أسرع من الصوت كاملة للطيران المدني. ومع ذلك، ليس من الممكن حتى الآن إعطاء إطار زمني تقريبي لتطويرها ودخولها الافتراضي في الإنتاج.

قد تكون تطورات QueSST ذات أهمية حقيقية لصناعة الطيران، لكن استخدامها سيرتبط ببعض الصعوبات. إن تكييف الحلول الجاهزة للمشاريع الواعدة سيتطلب بعض الجهد والبحث الإضافي.

وبالتالي، فإن المصدر الرئيسي للصعوبات يجب أن يكون جسم الطائرة لتصميمه المميز. يمكن للطائرة التجريبية أن تكتفي بجسم رفيع وانسيابي، لكن الطائرة الكاملة تحتاج إلى مقصورات داخلية ذات حجم كبير. ربما، من أجل الحفاظ على الخصائص المرغوبة، يجب أن تكون نسبة الطول والمقطع العرضي لمثل هذا الجسم الطائرة في نطاق معين - وستتطلب الزيادة في القطر زيادة طول الطائرة مع عواقب تقنية مفهومة.

قد تنشأ مشاكل مماثلة عند توسيع نطاق نظام الدفع. يوجد المحرك الفردي للطائرة X-59 في هيكل انسيابي. قد تؤدي المزيد من المحركات إلى تعطيل المفهوم الديناميكي الهوائي الأصلي وتقليل الأداء.

بشكل منفصل، يجب أن نركز على هدية الأنف المميزة، والتي تعد عنصرًا ضروريًا بشكل أساسي في التصميم الديناميكي الهوائي الجديد. من خلال تحسين خصائص الطيران، تزيد هذه الوحدة من الطول الإجمالي للطائرة وتعقد عملها في المطارات. بالإضافة إلى ذلك، لا يمكن استخدام الهدية لاستيعاب عدد كبير من الوحدات والكتل - لتجنب عدم التوازن.

في الوقت الحالي، تثور أسئلة حول نطاق تطبيق التطورات على QueSST. ومن غير الواضح ما هي فئات الطائرات التي يمكن تصنيعها وفقًا لهذا المخطط. ربما لا يمكن استخدام الخبرة المتراكمة إلا عند إنشاء طائرات ذات أحجام محدودة - "طائرات رجال الأعمال"، وما إلى ذلك. ومع ذلك، لا يمكننا استبعاد التوسع التكنولوجي وظهور نماذج أكبر بمقصورة تتسع لعدد كبير من الركاب. ومن الواضح أن مثل هذه الآفاق الخاصة بـ QueSST لن تصبح واضحة إلا بعد الانتهاء من الاختبارات المخطط لها.

المقصورة الداخلية. الشاشة العلوية تحل محل حاجب المظلة

يمكن الافتراض أن التطورات في QueSST ككل لن تجد تطبيقًا في الطيران العسكري. بالنسبة للطائرات المقاتلة، لا تمثل موجة الصدمة مشكلة ملحوظة. لا يكشف قناع السيارة ولا يحمل أي مخاطر أخرى. ومع ذلك، فإن الأفكار المتعلقة بتحسين الديناميكا الهوائية والأنظمة الإلكترونية البصرية الأصلية ستكون مفيدة.

محاولة جديدة

توقف تشغيل الطائرات المدنية الأسرع من الصوت على الطرق العادية منذ عقدين من الزمن. مع كل مزاياها، لم تتمكن الطائرة السوفيتية Tu-144 والكونكورد الأنجلو-فرنسي من التنافس مع الطائرات دون سرعة الصوت - فقد تبين أنها أكثر اقتصادا وهدوءًا وراحة. ومع ذلك، تواصل المنظمات العلمية وشركات تصنيع الطائرات العمل على موضوع الطائرات المدنية الأسرع من الصوت، وتنفيذ برامج بحثية واقتراح مشاريع مختلفة.

يعد برنامج QueSST الحالي من وكالة ناسا وشركة لوكهيد مارتن في الأساس محاولة أخرى لإحياء الطيران المدني الأسرع من الصوت. وفي الوقت نفسه، فهو يختلف عن عدد من المشاريع المماثلة الأخرى. حدد الخبراء الأمريكيون الهدف الرئيسي المتمثل في التخلص من أحد العيوب الرئيسية للطائرة الأسرع من الصوت في شكل موجة صدمة.

طورت وكالة ناسا طريقة أصلية لحل هذه المشكلة، ثم قامت بمساعدة شركة لوكهيد مارتن بدمجها في مشروع حقيقي. وقد تم بالفعل اختبار الأفكار الجديدة في ظروف معملية، وستبدأ قريبًا اختبارات الطيران للطائرة التجريبية. ما إذا كانت X-59 ستكون قادرة على الارتقاء إلى مستوى الآمال المعلقة عليها والتأثير على تطوير الطيران المدني سوف يصبح واضحًا في المستقبل البعيد.

Comments

[فاديم س]

يمكن لأغنى دولة أن تتحمل مثل هذه التجارب بطائرات غريبة، فما الذي يمكن أن يكون أفضل من اختبار التقنيات على نموذج حقيقي! أحسنت، مهما قلت.

[مقتصد]

كيريل، يحق لك بالفعل الحصول على ربع جائزة نوبل عن "تحسين الديناميكا الزراعية" بشكل عام، بالإضافة إلى شكل الطائرة، يلعب بدء تشغيل المحرك ووضع التشغيل أيضًا دورًا مهمًا.

[لانهاية]

نظرًا لحقيقة أن كيريل ريابوف لم يبدأ على الأقل هنا مفضلته "غير فعالة وعفا عليها الزمن وغير كافية" ، فمن الممكن بالفعل منح جائزة ، وإن لم تكن جائزة نوبل . أفهم أنهم كانوا يتحدثون في تلك المقالات عن الأسلحة التي يتم نقلها إلى أين، وهناك هدف للعب دور الأحمق وطمأنة الجمهور. لكن الناس يموتون ويموتون بشكل حقيقي منذ 1.5 عام حتى الآن.
لكن شكرا على هذا المقال. لقد سمعت عن QueSST لفترة طويلة، ولكن الآن فقط تعلمت المزيد. الأمر المربك هو أن المراقبة بالفيديو التعويضية للطيار لا تبدو الحل الأكثر موثوقية حتى بالنسبة للمركبة المدنية.

اقتباس: مقتصد

بشكل عام، بالإضافة إلى شكل الطائرة، يلعب بدء تشغيل المحرك ووضع التشغيل أيضًا دورًا مهمًا.

أوافق على ذلك، لكن الديناميكيات الهوائية لمثل هذا المشروع لا تزال تأتي في المقام الأول.

[فريتاسكيراندي]

برنامج ناسا يسمى QueSST

يُطلق على برنامج ناسا اسم Low Boom Flight Demonstrator (LBFD). والتصميم الذي تم تطويره في إطار هذا البرنامج يسمى Quiet SuperSonic Technology. تم تنفيذ هذا التصميم "المعدني" على شكل طائرة X-59 QuessT بواسطة Skunk Works، وهو قسم معروف في شركة Lockheed Martin.

يُطلق على التصميم الديناميكي الهوائي الذي تم بناء الطائرة من خلاله اسم الطائرة ذات الأسطح الثلاثة أو الثلاثية الترادفية.

[ترميناختر]

مساهمو شركة لوكهيد سعداء))) مرة أخرى حصلوا على الكثير من المال من الميزانية، والإخراج هو نفس F-35)))

[ريد هنتر]

وحتى لو تم إغلاق المشروع، فإنه سيظل مفيدًا. سيوفر المتظاهر التكنولوجي ثروة من البيانات العلمية التي يجب أن تؤكد أو تدحض النماذج الرياضية الحالية للديناميكا الهوائية للطيران الأسرع من الصوت. سيسمح لنا ذلك بالبدء فورًا في بناء نماذج أولية لطائرة أسرع من الصوت في المستقبل.

[جيستاس]

في الواقع، ما الذي "سيسمح له بالحصول عليه"؟ ألم يصنعوا من قبل أم أنهم يصنعون طائرات أسرع من الصوت؟ إنهم يفعلون. مؤشرات واسعة النطاق لتدفق "البوب" حول الموجات الصوتية، بما في ذلك. في البيئات النادرة؟ لذلك، لهذا الغرض، تم اختراع نفق الرياح منذ وقت طويل، مع "رؤية" أكبر بكثير للنتيجة. لو تم العودة التجارية فقط على رحلات بحمولة 300 كجم. "الوزن الحي" للرحلة.
"ومع ذلك، لا يمكن استبعاد توسيع نطاق التكنولوجيا..." حسنًا، إنها أطروحة مثيرة للجدل، حيث يتطلب القياس استخدام مواد أخرى وأساليب تصميم أخرى.

[ريد هنتر]

لاختبار وظيفة نظام التحكم في الطائرة وتشغيل محركها، لا يكفي مجرد نفخ النموذج المفاهيمي في نفق الرياح. بالإضافة إلى ذلك، سيقوم المتظاهر التكنولوجي باختبار الجيل الجديد من إلكترونيات الطيران. إذا كان الأمر يتعلق ببنائه، فقد تبين أن جميع الاختبارات الأرضية كانت مشجعة

[مايكل 3]

اقتباس من Red Hunter

إذا كان الأمر يتعلق ببنائه، فقد تبين أن جميع الاختبارات الأرضية كانت مشجعة

هل التعليق من عالم آخر؟ لأنهم في هذا العالم لا يركزون على الاختبارات، بل على فرصة جني أكبر قدر ممكن من المال)

[مايكل 3]

اقتباس من Red Hunter

سيوفر المتظاهر التكنولوجي ثروة من البيانات العلمية التي يجب أن تؤكد أو تدحض النماذج الرياضية الحالية للديناميكا الهوائية للرحلات الجوية الأسرع من الصوت

لا. لن يسمح) بناءً على البيانات التي يمكن أخذها من المتظاهر فقط من مناطق قليلة من السطح (لا يمكنك حفره - سوف ينهار. لا يمكنك كسر الشكل، حتى في الأشياء الصغيرة - الموديل مش هيطلع الشكل راح)) مش هتقدر تعمل أي موديلات لا جديدة ولا قديمة .
بالنسبة لبيانات SCIENCE، لا يمكن أخذها إلا في نفق الرياح. يمكنك وضع العديد من أجهزة الاستشعار هناك كما تريد، ولصق علامات في جسم الدفق. إلا أنهم فعلوا ذلك بالفعل. العلماء السوفييت في السبعينيات والعلماء الأمريكيون في نفس الوقت... حتى الفرنسيون، أليس كذلك؟) ولن يكتشف أحد شيئًا جديدًا هناك. تم اختراع كل شيء منذ وقت طويل)

[ريد هنتر]

إذا حدث عبور حاجز الصوت على ارتفاعات عالية، فإن تأثيره على الناس لا يشعر به عمليا. المشكلة الأكثر إلحاحًا هي استهلاك الوقود البري للطائرات الأسرع من الصوت، مما لا يسمح لها بالتنافس بنجاح مع الطائرات دون سرعة الصوت. إن تحسين الديناميكا الهوائية لا يمكن أن يؤدي إلا إلى تحسين الكفاءة بشكل طفيف، وبالتالي فإن المهمة الرئيسية هي تطوير محركات طائرات جديدة قادرة على العمل على ارتفاعات تزيد عن 30 كيلومترًا. كلما تمكنت الطائرة من الصعود، قل تأثير السحب الديناميكي الهوائي والحرارة على الرحلة.

[مايكل 3]

تم تطوير طائرة شراعية ذات مظهر مميز من الصفر بناءً على البيانات العلمية المجمعة

وقد تم تصميم الطائرات الشراعية السابقة الأسرع من الصوت في الولايات المتحدة الأمريكية بناءً على هذيان شخص مخمور بلا مأوى تم القبض عليه في الشارع. في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، بالطبع، شرب مصممو الطائرات أنفسهم الفودكا حتى رأوا الأفيال الخضراء، ثم رسموا طائرة شراعية بشكل ملهم على أساس مواطن الخلل. اه اللعنة!
الطيران الأسرع من الصوت ليس لديه ولا يمكن أن يكون له أي آفاق في دور طائرات الركاب - طريقة الطيران هذه خطيرة ومكلفة للغاية. لا يمكن لأي قدر من "البيانات العلمية" أن يغير حقيقة واضحة. إذن، ما الذي تعمل عليه وكالة ناسا فعليًا؟
ويبدو أنهم يبحثون بشدة عن نوع من البديل للصواريخ التي تفوق سرعتها سرعة الصوت، وهو ما لا تستطيع الولايات المتحدة تحقيقه. حتى لو كانت مجرد طائرات شراعية أسرع من الصوت، فإنها ستظل سريعة جدًا ولديها نطاق واسع من الحركة. حسنًا، إذا لم تكن ذكيًا جدًا، ولكنك غني، فيمكنك الفوز ليس بكونك ذكيًا، بل بكونك ثريًا. المعتاد للولايات المتحدة الأمريكية...