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X-59: a missão da Nasa para construir um avião supersônico silencioso


Se você ouviu um estrondo sônico recentemente, provavelmente se lembra. O estrondo alto e parecido com uma explosão –causado por um avião voando mais rápido que a velocidade do som– pode ser surpreendente e até mesmo quebrar janelas.

Os estrondos sônicos são parte da razão pela qual não há aviões supersônicos de passageiros voando hoje, e um dos fatores limitantes para o sucesso do Concorde, que voou pela última vez em 2003. O avião supersônico estava restrito a velocidades subsônicas ao voar sobre terra ou perto de costas, e os regulamentos internacionais atuais ainda limitam a velocidade do transporte comercial por terra abaixo de Mach 1, ou a velocidade do som, para evitar a perturbação de estrondos sônicos sobre áreas habitadas.

Agora, a Nasa está trabalhando para mudar esses regulamentos, transformando o estrondo em um “barulho” normal, abrindo caminho para uma nova geração de aeronaves supersônicas mais silenciosas. A agência está fazendo isso por meio de um programa chamado Quest –para “Quiet SuperSonic Technology”– que é o resultado de décadas de pesquisa e está centrado em uma nova aeronave chamada X-59.

Trovão distante

O X-59 é o mais recente de uma série de aviões experimentais que incluem o X-1, que em 1947 se tornou a primeira aeronave tripulada a ultrapassar a velocidade do som, e o X-15, que ainda detém o recorde de voo mais rápido já tripulado, estabelecido em 1967, a Mach 6,7.

Projetado e construído pela Lockheed Martin em Palmdale, Califórnia, sob um contrato de US$ 247,5 milhões da Nasa, o X-59 está atualmente passando por testes no solo, antecipando um primeiro voo no final de 2022.

“Será significativamente mais silencioso do que o Concorde ou qualquer outra aeronave supersônica que existe hoje”, diz Craig Nickol, gerente de projeto do programa Quest, da Nasa. “É extremamente longo e fino: tem quase 30,5 metros de comprimento, mas tem uma envergadura de apenas 8,83 metros. O nariz é uma característica distintiva nesta aeronave: tem cerca de um terço do comprimento”.

A forma elegante desempenha um papel fundamental para tornar a aeronave muito mais silenciosa ao viajar de forma supersônica.

Mas como acontece um estrondo sônico? Quando uma aeronave viaja em velocidades subsônicas, as ondas sonoras que ela normalmente cria podem viajar em todas as direções; em velocidades supersônicas, no entanto, a aeronave deixará seu próprio som para trás e as ondas sonoras se comprimirão e se unirão em uma única onda de choque que se origina no nariz e termina na cauda.

O avião X-59, da Nasa, está quase totalmente construído e o plano atual é que o voo inaugural ocorra antes do final de 2022 / Darin Russell / NASA

Quando esta onda de choque altamente comprimida encontra um ouvido humano, ela produz um estrondo alto, que não ocorre quando o avião quebra a barreira do som, mas sim um efeito contínuo que pode ser ouvido por qualquer pessoa em uma área em forma de cone abaixo do avião, desde que ultrapasse a velocidade do som.

A forma do X-59 foi projetada para evitar que as ondas de choque se unam. Em vez disso, eles se espalham, com a ajuda de superfícies aerodinâmicas estrategicamente posicionadas. O motor solitário também está na parte superior e não na parte inferior do avião, para manter um perfil inferior suave que evita que as ondas de choque atinjam o solo.

Como resultado, a Nasa acredita que o X-59 produzirá apenas 75 decibéis de som ao viajar em velocidades supersônicas, em comparação com os 105 decibéis do Concorde.

“O que isso significa é que esta aeronave pode soar como um trovão distante no horizonte, ou como alguém fechando a porta de um carro na esquina”, diz Nickol. “Pode até ser que as pessoas não ouçam o estrondo, e se o fizerem certamente não se assustarão, porque será baixo e espalhado, e não tão alto assim”.

Avião supersônico X-59 da Nasa é silencioso

O projeto do avião pode voar a 1,4 vez a velocidade do som, o que em aeronaves anteriores acabava por produzir o estrondo sônico. O design do X-59 previne ondas de choque de se comprimirem, então quando está em voo, o som produzido é mais quieto do que o quicar de uma bola de basquete.

Nível de ruído é medido por decibéis:

  • Fogos de artifício – 140
  • Estourar de um balão – 109
  • Estrondo Sônico de um jato Concorde – 105
  • Batida de porta de carro gravada de dentro do veículo – 104
  • Relâmpago ouvido de perto – 102
  • Bater de palmas – 97
  • Prego sendo martelado – 96
  • Quicar de bola de basquete – 81
  • Barulho do X-59 – 75
  • Relâmpago ouvido de longe – 74
(Fonte: Nasa / Acoustical Society of America)

Mudando os regulamentos

A parte crucial do programa começará em 2024, quando uma série de voos de teste será realizada em meia dúzia de comunidades residenciais nos EUA, selecionadas para oferecer uma mistura diversificada de condições geográficas e atmosféricas: “Essa será uma parte divertida do projeto, porque vamos interagir com o público e gerar um pouco de ciência cidadã”, diz Nickol.

O plano é uma reminiscência de um experimento realizado pela Federal Aviation Administration (FAA) em 1964, quando caças supersônicos voaram repetidamente sobre a cidade de Oklahoma para testar o impacto dos estrondos sônicos no público.

Não foi bem, com até 20% das pessoas se opondo às barreiras e 4% apresentando queixas e reclamações de danos. “Não queremos repetir isso, é claro, é por isso que vamos testar esta aeronave em um alcance restrito primeiro, medindo todas os estrondos”, diz Nickol. “Somente quando estivermos satisfeitos com o desempenho, iremos para as comunidades e ainda controlaremos cuidadosamente o nível dos estrondos sônicos”.

O X-59, da Nasa, em construção na divisão Skunk Works da Lockheed Martin. O avião tem quase 30 metros de comprimento e uma envergadura de pouco menos de 8,8 metros / Garry Tice NASA

Uma vez que o X-59 sobrevoe as áreas selecionadas, a Nasa se envolverá com as comunidades no solo para avaliar sua resposta ao ruído. O objetivo é confirmar a teoria de que um boom de 75 decibéis será aceitável.

Os dados recolhidos serão posteriormente apresentados à Organização da Aviação Civil Internacional (ICAO, na sigla em inglês), responsável pela regulamentação do ruído das aeronaves, para a persuadir a atualizá-los numa reunião internacional prevista para 2028.

Uma nova geração

A Nasa acredita que uma mudança nos regulamentos abriria os céus para uma nova geração de aeronaves supersônicas, autorizadas a voar sobre rotas que não são permitidas agora, como Nova York a Los Angeles, e reduzir o tempo de voo aproximadamente pela metade.

Não sabemos, no entanto, como serão essas aeronaves e quem as construirá, porque o X-59 não é um protótipo, mas apenas um demonstrador de tecnologia.

“Qualquer projeto futuro de uma aeronave comercial de baixo ruído para voo supersônico certamente será diferente disso, embora alguns dos elementos do projeto possam ser trazidos diretamente”, diz Nickol, apontando para o nariz estendido, alguns dos sistemas de controle de voo e o sistema de visão externa exclusivo do X-59, que fornece ao piloto telas de alta definição mostrando o que está à frente, na ausência de uma janela real voltada para a frente devido ao nariz aerodinâmico da aeronave.

O X-59 é uma aeronave experimental operada pela Nasa, que pode voar a 1,4 vezes a velocidade do som, produzindo um estrondo sônico uma fração tão alto quanto o do Concorde / Joey Ponthieux / NASA

Várias empresas estão desenvolvendo aeronaves supersônicas de passageiros e planejam colocá-las em voo dentro de uma década ou menos, incluindo a Hermeus, Boom e Spike. No entanto, é duvidoso que algum deles seja capaz de tirar proveito das descobertas do programa Quest, que provavelmente informará a próxima geração de aeronaves supersônicas.

Nickol acredita que essas aeronaves, com a capacidade de voar para qualquer lugar, democratizariam as viagens supersônicas, marcando uma diferença gritante com o status de luxo do Concorde: “Se você olhar 100 anos para trás, muitas das tecnologias avançadas de mobilidade, incluindo ferrovias e aviões, começaram como experiências premium, mas à medida que a tecnologia avançava e os custos diminuíam, elas se tornavam disponíveis para o público em geral”, diz ele.

“Um dos objetivos de longo prazo é tornar essa forma de viagem de alta velocidade disponível como uma aplicação generalizada, e não há realmente nenhuma razão para que isso não aconteça”.



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