Verso il volo supersonico “silenzioso”: la NASA scommette sull’X-59 QueSST

Il prototipo dell’X-59 prende forma e i primi test di volo del prossimo velivolo supersonico della NASA sono vicini. Nel 2022 il programma prevede il primo decollo del velivolo sperimentale frutto della collaborazione tra NASA e Lockheed Martin. Un nuovo tipo di supersonico, basato su emissioni acustiche limitate che possa riabilitare il volo civile oltre il Mach 1. Quali tecnologie lo distinguono dall’importante retaggio storico che lo precede?

X-59: il dimostratore supersonico della NASA dal boom sonico attenuato

É dal 2018 che dalle parti di Palmdale, in California, si sta costruendo il prototipo del programma QueSST, Quiet SuperSonic Technology. Il dimostratore X-59, che NASA e Lockheed Martin stanno assemblando presso la struttura di Skunk Works, promette di rivoluzionare il trasporto supersonico grazie a tecnologie innovative. Dopo la dismissione del Concorde le ricerche per il regime di volo oltre il Mach 1 non sono terminate, ma potrebbero incentivare una nuova era supersonica.

L’assemblaggio delle strutture principali è concluso: ora il dimostratore attende la fase finale, prima di raggiungere la base di Fort Worth per i test strutturali. Possiamo quindi ammirarne la forma caratteristica che richiama i concept diffusi in passato. Il velivolo è pensato per raggiungere Mach 1.4 oltre i 16 km di altitudine, non superando la soglia di 75 PLdB (perceived level of noise), equiparabile al suono prodotto dalla chiusura di uno sportello dell’auto.

“L’uso estensivo delle caratteristiche e dei fori di fissaggio preforati e a grandezza naturale ha ridotto significativamente il tempo necessario per localizzare e montare le parti, specialmente per accoppiare grandi gruppi come questo. È un po’ come il modo in cui i Lego vanno insieme. Abbiamo usato il laser tracker per assicurarci che fosse tutto allineato secondo le specifiche tecniche prima di imbullonare definitivamente il tutto”

David Richardson, direttore del programma Lockheed Martin

Nuove linee per un volo “silenzioso” e sicuro

Per permettere un salto tecnologico rispetto alla precedente generazione rappresentata dal Concorde, il team ha dovuto introdurre parecchie innovazioni. Il risultato ha rivisto completamente le linee di un normale aereo, in questo modo il boom sonico è stato notevolmente ridotto. Vediamo quali sono le soluzioni introdotte:

• Il motore F-414 trova alloggiamento nella parte retrostante, molto simile ad un caccia. In questo modo l’ala permette la mitigazione delle onde d’urto verso la presa d’aria ed il motore;
• Il sistema ECS, deputato al controllo ambientale, trova lo scarico dell’aria sul dorso dell’ala, così da evitare l’interferenza con le onde d’urto;
• L’ala a doppio delta raggiunge la larghezza di 9 metri ed ospita la maggior parte dei sistemi del velivolo, oltre al carburante. Elevato l’impiego di materiale composito.
• La fusoliera integra i 9 metri di muso dalla forma affusolata. Ne deriva una cabina di pilotaggio che non permette una visuale ottimale ai piloti: mentre nel Concorde il muso era mobile, permettendo ai piloti di inclinarlo verso il basso, in questo caso la tecnologia digitale ha prevalso. L’eXternal Vision System o XVS permetterà la visuale grazie ad un monitor 4K collegato con 2 telecamere esterne.
• La coda, che ingloba il vano motore, è stata ottimizzata nelle linee per limitare l’impatto sonoro.

Anche i dispositivi di sicurezza hanno subito una riprogettazione: in particolare per quanto riguarda i sistemi di supporto vitale e di ossigeno per le emergenze. Le simulazioni sono state eseguite utilizzando una camera ipobarica (a bassa pressione) in modo da riprodurre le condizioni atmosferiche oltre i 16 km di altitudine, sorattutto in caso di decompressione rapida.

Misurare il boom sonico dell’X-59 è tutt’altro che semplice

La validazione delle emissioni acustiche prevede in sostanza due fasi principali. La prima passa attraverso l’impiego congiunto dell’X-59 con caccia militari. Il nuovo sistema di navigazione ALIGNS (L’Airborne Location Integrating Geospatial Navigation) permette al caccia in volo supersonico di posizionarsi esattamente nella posizione ideale per misurare e visualizzare le onde d’urto prodotte dall’X-59. L’F-15 prescelto per il test avrà installata una sonda che riuscirà a misurare i parametri a cavallo delle onde d’urto generate dal QueSST.

ALIGNS può essere immaginato come un moderno sistema di aiuto al parcheggio: fornisce al pilota la distanza in 3 dimensioni dal punto ottimale per le misurazioni. Infine, attraverso la tecnica Schlieren, si potrà ottenere l’immagine delle onde d’urto prodotte, validando di fatto le misurazioni. L’altra fase sarà quella dedicata al feedback della popolazione: fornirà informazioni importanti sulla compatibilità acustica del progetto inserita nel contesto urbano.

Saranno necessari ancora un paio di anni per l’ultima fase di test acustici; nonostante ciò i tempi sembrano essere maturi per un ritorno del supersonico. Già Boom Technology ha fatto passi da gigante definendo il design dell’Overture e la tabella di marcia colloca la sua operatività entro la fine del decennio. I prossimi passi saranno fondamentali per capire quale sarà il futuro orizzonte del supersonico, che dovrà non solo superare l’ostacolo delle emissioni acustiche ma anche quello delle emissioni inquinanti.