După Concorde, un drum lung înapoi la călătoriile aeriene supersonice

Când Chuck Yeager a ajuns la Mach 1 pe 14 octombrie 1947, întregul cadru al aeronavei sale Bell X-1 a început brusc să tremure, iar comenzile au mers. Un echipaj care observa zborul într-o dubă la sol a raportat că a auzit ceva asemănător cu un tunet îndepărtat. Probabil că au fost primii oameni de pe Pământ care au auzit un explozie produs de o aeronavă supersonică.

Boom-ul a fost la început ca o curiozitate nevinovată, dar în curând s-a transformat într-un coșmar. În cel mai scurt timp, avioanele supersonice – F-100 Super Sabres, F-101 Voodoos și B-58 Hustlers – au venit în bazele forțelor aeriene din SUA și, odată cu ele, au venit și exploziile. Bucuri supersonice corecte, geamuri care zboară de pe ferestre. Oamenii au depus peste 40.000 de plângeri cu privire la neplăcerile și pagubele materiale cauzate de avioanele în plină expansiune, care în cele din urmă au ajuns cu Administrația Federală a Aviației care a impus o limită de viteză Mach 1 pentru zborurile terestre în 1973.

Acum, NASA vrea ca această interdicție să dispară. A început misiunea Quest de a trece rapid peste orașele americane încă o dată. Dar de data aceasta, vrea să o facă în liniște.

Spargerea barierei sunetului

Motivul pentru care X-1 al lui Yeager a fost atât de greu de controlat la Mach 1 nu a fost o „barieră a sunetului” pe care avionul a rupt-o. Aspectul „barieră” este pur metaforic. În timp ce avionul lui Yeager a experimentat turbulențe și tremurături, aceasta s-a datorat creșterii rezistenței și a designului aeronavei.

La viteze subsonice, fluxul de aer din jurul aripilor, al cozii și al fuzelajului este neted. Dar la viteze supersonice, aerul care trece peste forme neregulate – nasul, baldachinul și aripile – accelerează peste viteza sunetului. Apoi, acolo unde curbura aripii sau a baldachinului devine mai puțin pronunțată, începe să creeze presiune și să decelereze înapoi sub Mach 1, un fenomen cunoscut sub numele de „presiune adversă”. Acest lucru creează unde de șoc, iar acestea sunt cele care provoacă explozii supersonice și modifică modul în care aripile, flapurile și alte suprafețe de control se comportă într-un avion. X-1 a început să se comporte atât de sălbatic la Mach 1, deoarece aerodinamica sa nu a fost concepută pentru zborul supersonic.

Lockheed, Bell, McDonell Douglas și alte companii care au construit avioane supersonice timpurii au rezolvat rapid problemele de control, ceea ce a făcut ca accelerarea la viteze Mach să fie destul de fără incidente pentru pilot. Dar asta a lăsat două decenii de boom.

Cât de tare este boom-ul?

Un jet supersonic sună ca o lovitură de tunet care lovește în apropiere – un produs al undelor de șoc generate în principal de nasul și coada aeronavei. Boom-ul se încadrează de obicei între 100 și 110 pe o scară de decibeli a nivelului perceput (PLdB), care este folosită pentru a cuantifica modul în care oamenii experimentează sunetul. O ușă de mașină trântită la 100 de metri distanță este de 60 PLdB; tunetul îndepărtat, precum cel auzit de echipajul de la sol în timpul primului zbor supersonic al lui Yeager, este de aproximativ 70 PLdB. Un boom supersonic este la egalitate cu un tunet din apropiere, care scade la aproximativ 105–110 PLdB.

Este cu adevărat al naibii de tare. Și îl puteți face cu ușurință și mai tare.

Acest 110 PLdB este estimat pentru un avion într-un zbor constant, la nivel, la mare altitudine. Aceste condiții creează ceea ce este cunoscut sub numele de „boom-covor” care urmărește aeronava la sol pentru tot timpul în care zboară supersonic.

Tranzițiile de la viteze subsonice la supersonice și invers au ca rezultat așa-numitele „focus booms”, care pot fi de până la trei până la patru ori mai puternice decât un boom de covor. Acest lucru a dat probabil naștere la concepția greșită populară că boom-ul se aude numai atunci când un avion sparge bariera sunetului.

Focalizările sunt cauzate, de asemenea, de manevre cum ar fi înclinarea și scufundarea, în care o aeronavă câștigă altitudine, niveluri și zboară înapoi în jos; funcționează și virajele făcute cu unghiuri de înclinare agresive. Spre deosebire de boom-urile de covoare, boom-urile realizate prin tranziții și manevre sunt evenimente singulare. Armata a testat chiar dacă acele brațe amplificate ar putea fi proiectate în locuri alese de pe sol pentru a le arma. După cum s-a dovedit, puteai să faci boom-uri direcționate, dar s-au dovedit mai înfricoșătoare decât letale.

Dar, în ciuda tuturor problemelor cu boom-ul, alura vitezei superioare era irezistibilă. Avioanele supersonice ar putea reduce timpul zborurilor transatlantice la jumătate. Așa că la mijlocul anilor 1950, când limita de viteză Mach 1 a FAA era încă cu mulți ani, inginerii britanici și francezi au ajuns la planșa de desen și au conceput unul dintre cele mai uluitoare avioane de linie care a străpuns vreodată cerul: Concorde.