L’avion de recherche supersonique silencieux X-59 de la NASA est éclairé de façon spectaculaire pour une « photo glamour », capturée avant son déploiement le 12 janvier 2024 dans les installations Skunk Works de Lockheed Martin à Palmdale, où l’avion a été construit. Crédit : Lockheed Martin/Michael Jackson
Essais au sol pour NASALes avions X-59 de montrent des progrès prometteurs dans l’enregistrement de bangs soniques silencieux, ouvrant la voie à des voyages supersoniques plus silencieux.
L’avion expérimental X-59 de la NASA est unique : il est conçu pour voler plus vite que la vitesse du son, mais sans provoquer de puissant bang sonique. Pour confirmer la capacité du X-59 à voler de manière supersonique tout en produisant uniquement des « bruits sourds » sonores silencieux, la NASA doit être capable d’enregistrer ces sons depuis le sol. L’agence a récemment réalisé des tests visant à comprendre l’équipement et les procédures nécessaires pour réaliser ces enregistrements.
Systèmes d’enregistrement au sol révolutionnaires
Les vols Carpet Determination In Wholety Measurements (CarpetDIEM) de la NASA ont examiné la qualité et la robustesse d’une nouvelle génération de systèmes d’enregistrement au sol, en se concentrant sur la manière de déployer les systèmes pour les tests du X-59 et de récupérer les données qu’ils collectent. Au total, les chercheurs ont installé 10 stations de microphone sur une étendue désertique de 30 miles près du Armstrong Flight Research Center de la NASA à Edwards, en Californie.
La NASA a récemment achevé une série de tests visant à réduire les risques avant la phase 2 de sa mission Quesst, qui testera la capacité de l’avion expérimental X-59 à rendre les bangs soniques plus silencieux. Crédit : NASA/Steve Parcel
Phases de préparation et de test
« Nous essayons de répondre à des questions telles que combien de personnes faut-il pour aller entretenir ces instruments quotidiennement, comment récupérer les données, combien de véhicules sont nécessaires – toutes ces sortes de choses sur notre façon de fonctionner, « , a déclaré le Dr Forrest Carpenter, chercheur principal de la troisième série de vols, connue sous le nom de CarpetDIEM III. « Nous apprenons en quelque sorte à danser maintenant, de sorte que lorsque nous arriverons au grand bal, nous serons prêts à y aller. »
Le X-59 lui-même ne vole pas encore, donc en utilisant un F-15 et un F-18 de la NASA Armstrong, les tests CarpetDIEM III ont impliqué 20 passages supersoniques avec des vitesses allant de Mach 1,15 à Mach 1,4, à des altitudes allant de 40 000 à 53 000. pieds. Trois des passes impliquaient un F-18 effectuant une manœuvre de plongée inversée spéciale pour simuler un bang sonique silencieux, l’un d’entre eux devenant aussi silencieux que 67 décibels perçus, une mesure du bruit perçu du jet pour un observateur au sol.
L’ingénieur aérospatial Larry Cliatt, chef de sous-projet Quesst Phase 2 et responsable technique de la phase de validation acoustique de la mission Quesst, met en place un système d’enregistrement au sol dans le désert californien. La mission Quesst a récemment terminé les tests des opérations et de l’équipement qui seront utilisés pour enregistrer les bruits sourds du X-59. Les tests constituaient la troisième phase des vols de détermination de tapis dans les mesures d’intégralité, appelés CarpetDIEM en abrégé. Un F-15 et un F-18 du Armstrong Flight Research Center de la NASA à Edwards, en Californie, ont créé des bangs soniques, à la fois forts et doux, pour vérifier le fonctionnement des systèmes d’enregistrement au sol répartis sur 30 miles de désert ouvert. Crédit : NASA/Steve Freeman
Réduire le volume sonore du boom sonique
« Nous nous attendons à ce que le bruit sourd du X-59 soit aussi faible qu’environ 75 décibels de volume perçu », a déclaré Larry Cliatt, chef de sous-projet pour la phase de validation acoustique de Quesst. « C’est beaucoup plus silencieux que le Concorde, qui dépassait les 100 décibels de bruit perçu. »
Afin de mesurer ces bruits sourds très silencieux, les systèmes d’enregistrement au sol utilisés lors des vols CarpetDIEM ont été calibrés pour mesurer jusqu’à environ 50 décibels de volume perçu – l’équivalent d’être dans une pièce avec un réfrigérateur en marche.
CarpetDIEM III a également validé l’utilisation de la surveillance dépendante automatique-broadcast, une technologie existante utilisée sur tous les avions commerciaux et la plupart des avions privés pour signaler la vitesse et la position. Ce système déclenche le début de l’enregistrement des systèmes d’enregistrement au sol.
« Nous ne pouvons pas avoir 70 personnes différentes dans chaque boîte d’instrumentation », a déclaré Cliatt. « Nous devions trouver un moyen d’automatiser ce processus. »
Le Dr Forrest Carpenter, à gauche, chercheur principal de la troisième phase des vols CarpetDIEM, Carpet Determination in Wholety Measurements, surveille un test depuis l’une des salles de contrôle du Armstrong Flight Research Center de la NASA à Edwards, en Californie. À côté de Carpenter se trouve Brian Strovers, ingénieur en chef de Commercial Supersonic Technology. La troisième phase de CarpetDIEM a testé la logistique et amélioré les systèmes d’enregistrement au sol en préparation pour la phase de validation acoustique de la mission Quesst. Crédit : NASA/Steve Freeman
Durabilité et efficacité
Les systèmes d’enregistrement sont conçus pour résister aux éléments du désert, à la chaleur extrême de l’été et au froid de l’hiver, ainsi qu’aux dommages causés par la faune, tels que les mastications des rongeurs, des coyotes et des renards.
« Lorsque nous arriverons à la phase 2 de la mission Quesst, nous prévoyons de réaliser ces enregistrements de bruits sourds pendant neuf mois », a déclaré Cliatt. « Nous devons pouvoir disposer d’instruments et d’opérations capables de faciliter un déploiement aussi long. »
Une autre leçon apprise : le temps d’installation des stations d’enregistrement était d’un peu moins d’une heure, contre les 2 heures et demie prévues. Compte tenu des performances des systèmes, l’équipe évaluera s’il est nécessaire de visiter tous les sites chaque jour lors des tests de phase 2.
Collaboration et coordination
L’équipe a également découvert les processus de coordination et de documentation nécessaires à une telle recherche, à la fois avec des organisations internes, telles que les bureaux de l’environnement et de la sécurité de la NASA Armstrong, et avec des parties externes, notamment :
- Le Bureau of Land Management des États-Unis, qui a autorisé l’utilisation de terres publiques pour les tests.
- Les forces de l’ordre, qui ont contribué à sécuriser le site de test
- La Federal Aviation Administration, qui a autorisé les avions à réaction de la NASA à voler en dehors de l’espace aérien réglementé de la base aérienne d’Edwards afin d’effectuer une partie des tests CarpetDIEM.
Regarder vers l’avant
Pour préparer la phase 2 de Quesst, les chercheurs prévoient d’organiser des séances de pratique en 2024, intégrant toutes les leçons apprises et les meilleures pratiques des trois phases de CarpetDIEM.
