Met het X-59 QueSST project wil de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA in samenwerking met het lucht- en ruimtevaartbedrijf Lockheed Martin de geluidsbarrière doorbreken op een veel stillere manier dan met de gekende enorme knal. Indien het X-59 supersonisch vliegtuig hierin slaagt, kan dit leiden tot de terugkeer van commerciële hypersonische vliegtuigen zoals de Concorde of de Tu-144 in de jaren '80 en '90 die veel sneller vlogen dan klassieke passagiersvliegtuigen. Om de geluidsbarrière 'stiller' te doorbreken kreeg het X-59 vliegtuig een specifieke vorm met een bijzonder lange en spitse neus.
Waarom het X-59 project?
NASA bestudeert al meer dan 70 jaar supersonische vluchten. Die verzamelde kennis, vooral met betrekking tot het begrijpen van sonische golven en hoe deze stiller kunnen worden gemaakt, vormt de kern van de missie. Het heeft jaren van hard werken en de nieuwste windtunneltests, geavanceerde computersimulaties en daadwerkelijke vliegproeven gekost om het punt te bereiken waarop het tijd is om de theorie in de lucht te bewijzen met een grootschalig supersonisch X-vliegtuig.
NASA's luchtvaartvernieuwers leiden een team van de overheid en de industrie om gegevens te verzamelen die supersonisch vliegen over land mogelijk kunnen maken, waardoor de reistijd in de Verenigde Staten of waar dan ook ter wereld drastisch wordt verkort. De Quesst-missie heeft twee doelen: het ontwerpen en bouwen van NASA's X-59 onderzoeksvliegtuig met technologie die de luidheid van een sonische knal reduceert tot een zachte dreun voor mensen op de grond; en het vliegen van de X-59 over verschillende Amerikaanse bevolkte regio's om gegevens te verzamelen over de menselijke reacties op het geluid dat wordt gegenereerd tijdens supersonische vluchten en het leveren van die gegevensset aan Amerikaanse en internationale regelgevers. Met behulp van deze gegevens kunnen nieuwe op geluid gebaseerde regels voor supersonisch vliegen over land worden geschreven en aangenomen, wat de deuren zou openen voor nieuwe commerciële vracht- en passagiersmarkten om sneller dan geluid te kunnen vliegen. Vandaag de dag duurt het vijf tot zes uur om van de ene kant van de Verenigde Staten naar de andere kant te reizen. Met een supersonisch vliegtuig zou deze tijd gehalveerd worden.
Bijzonder spits vliegtuig
Net zoals voorgaande X-vliegtuigen dat NASA heeft ontwikkeld, kent ook de X-59 een specifiek en bijzonder ontwerp. Het vliegtuig werd gebouwd door Lockheed Martin op basis van kennis afkomstig van jarenlang onderzoek van NASA's Langley Research Center in Virginia. De X-59 is maar liefst 30 meter lang maar heeft een spanwijdte van slechts 9 meter. Het meest opvallende onderdeel aan de X-59 is de lange en spitse neus die de vorm van een naald heeft. Als gevolg van deze bijzondere spitse neus kan de piloot alleen vooruit kijken met behulp van een hoogtechnologisch systeem dat bestaat uit sensoren, camera's en displays. Dankzij dit Enhanced Vision System kan een piloot toch veilig landen ondanks het ontbrekende zicht door gebruik te maken van infrarood technologie en sensoren.
De X-59 heeft deze specifiek vorm gekregen om de supersonische knal te verminderen die ontstaat wanneer een vliegtuig de geluidsbarrière doorbreekt. Het Concorde vliegtuig produceerde hierbij een knal van 105 decibel. Met de X-59 wil NASA en zijn ingenieurs deze knal nu afzwakken tot 'slechts' 75 decibel (perceived decibel level) en dit terwijl de X-59 met een snelheid vliegt van bijna 1 500 kilometer per uur (Mach 1,4) op een hoogte van ongeveer 17 kilometer. Deze snelheid zal de X-59 bereiken aan de hand van één F-414-GE-100 motor dat ontworpen en gebouwd is door General Electric. De F-414 naverbrandingsmotor wordt vandaag de dag ook al gebruikt bij F/A-18 gevechtsvliegtuigen. Om de kosten te drukken en ontwikkelingstijd te sparen, werden onderdelen van andere vliegtuigen gebruikt voor de X-59. Zo is het landingsgestel afkomstig van een F-16 gevechtsvliegtuig en is de canopy van de cockpit afkomstig van een T-38 opleidingsvliegtuig.
Overzicht van tests en vluchten
2018-2024: Fase 1: Vliegtuigontwikkeling
NASA verwacht dat de eerste vluchten om de prestaties en veiligheid aan te tonen (ook wel "enveloppe expansie" genoemd) ongeveer negen maanden zullen duren. Als deze vluchten succesvol zijn afgerond, neemt NASA het vliegtuig officieel in ontvangst van Lockheed Martin.
2024: Fase 2: Akoestische validatie
NASA vliegt met de X-59 binnen het supersonische testbereik boven NASA's Armstrong Flight Research Center en Edwards Air Force Base in Californië om te bewijzen dat de stille supersonische technologie werkt zoals ontworpen, dat de vliegtuigprestaties robuust zijn in echte atmosferische omstandigheden en dat de X-59 veilig is voor operaties in het National Airspace System.
2025-2026: Fase 3: Onderzoek naar de reactie van de bevolking
Het ruimtevaartagentschap zal de X-59 gebruiken om gegevens te verzamelen over hoe effectief de stille technologie is in termen van acceptatie door het publiek. Dit wordt gedaan door vanaf 2025 over bepaalde steden in de VS te vliegen en inwoners te vragen hoe ze reageren op het geluid dat de X-59 produceert.
2027: Definitieve gegevens naar regelgevende instanties
NASA zal een volledige analyse van de reactiegegevens van de bevolking leveren aan Amerikaanse en internationale regelgevende instanties voor gebruik bij het overwegen van nieuwe op geluid gebaseerde regels voor stille supersonische vluchten over land. Dergelijke regels zouden nieuwe commerciële vracht- en passagiersmarkten voor sneller dan geluidsarm luchtvervoer mogelijk kunnen maken. Dit zal worden overgedragen wanneer de missie eindigt.
