NASA、X-59からの独特の衝撃波を測定する技術をテストへ

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NASAは間もなく、静音超音速X-59研究機が飛行中に発生する独特の「ソニックブーム」を測定するための重要なツールの進歩をテストする予定だ。

衝撃検出プローブは、X-59 が生成する独特の衝撃波を捕捉するための特別な機能を備えて開発された円錐形の航空データ プローブです。カリフォルニア州エドワーズにある NASA アームストロング飛行研究センターの研究者は、超音速飛行中に正確な圧力データを収集するために 2 つのバージョンの探査機を開発しました。プローブの 1 つは近接場測定用に最適化されており、X-59 が発生する場所の非常に近くで発生する衝撃波を捕捉します。 2 番目の衝撃検知プローブは、フィールドの中心を測定し、航空機の下 5,000 ～ 20,000 フィートの高度でデータを収集します。

航空機が超音速で飛行すると、周囲の空気を伝わって衝撃波が発生し、大きなソニックブームが発生します。 X-59 は衝撃波をそらして、大きなソニック ブームをより静かなソニック ブームに抑えるように設計されています。試験飛行では、機首に衝突探知プローブを取り付けたF-15B航空機がX-59とともに飛行する。約 6 フィート (1.80 メートル) のプローブは、毎秒数千の圧力サンプルを継続的に収集し、衝撃波の中を飛行する際の気圧の変化を捕捉します。センサーからのデータは、NASA のクエスト ミッションの中心である X-59 によって生成される衝撃波の強度を予測するコンピューター モデルを検証するために不可欠です。

「衝撃探知探査機は、予測データと実世界の測定値を比較する真実の情報源として機能します」と、この探査機の主任研究員である NASA のマイク・フレデリック氏は述べています。

近距離探査機の場合、F-15Bはほぼリアルタイムで飛行します。別々のミッションを目的としたミッドフィールド探査機は、衝撃波が地面に近づくにつれてより有用なデータを収集します。

X-59 の衝撃波はほとんどの超音速航空機よりもはるかに弱いと予想されるため、圧力の小さな変化を検出するプローブの能力は X-59 にとって特に重要です。プローブからのデータと高度なコンピューター モデルからの予測を比較することで、研究者はより正確に評価できます。

「プローブには 5 つの圧力ポートがあり、先端に 1 つ、コーンの周囲に 4 つあります」とフレデリック氏は説明します。 「これらのポートは、航空機が衝撃波の中を飛行する際の静圧変化を測定するため、特定の航空機の衝突特性を理解するのに役立ちます。」これらのポートは測定値を組み合わせて、局所的な圧力、速度、気流の方向を計算します。

研究者は近々、試験飛行を通じて近接場衝撃探知プローブのアップグレードを評価する予定で、その試験飛行では、F-15Bに搭載されたプローブが超音速飛行中に2台目のF-15を追跡してデータを収集する予定だ。プローブのアップグレードには、圧力トランスデューサー (コーン内の空気圧を測定するデバイス) をポートからわずか 5 インチの位置に配置することが含まれます。以前の設計では、これらのトランスデューサーを 12 フィート (3 メートル) 近く離れた場所に配置していたため、記録時間が遅れ、測定値が歪んでいました。

以前の設計の温度感度にも課題があり、条件が変化すると精度が変動する原因となりました。これを解決するために、チームは飛行中に圧力トランスデューサーを一定の温度に保つ加熱システムを設計しました。

「探査機はクエストミッションの分解能と精度の要件を満たすだろう」とフレデリック氏は語った。 「このプロジェクトは、NASA が既存のテクノロジーをどのように活用して新たな課題を解決できるかを示しています。」