La NASA s’apprête à tester des outils améliorés pour évaluer les coups soniques plus silencieux produits par son avion supersonique X-59.
Ces outils comprennent une sonde de détection de choc qui collecte des données de pression détaillées à partir des ondes de choc générées pendant le vol supersonique. Ces sondes, cruciales pour valider les modèles informatiques qui prédisent la force des ondes de choc, sont disponibles en deux versions ciblant des champs de mesure différents et seront testées à l’aide d’un avion F-15B dans diverses configurations de vol.
Outil de mesure du bruit sourd de la NASA
La NASA se prépare à tester les avancées d’un outil clé conçu pour mesurer les “coups sonores” distinctifs produits par son avion de recherche supersonique silencieux, le X-59.
Cet outil, connu sous le nom de sonde de détection de choc, est un dispositif de données aériennes en forme de cône spécialement conçu pour capturer les ondes de choc uniques générées par le X-59. Des chercheurs du centre de recherche en vol Armstrong de la NASA à Edwards, en Californie, ont développé deux versions de la sonde pour collecter des données de pression précises pendant le vol supersonique. Une version est optimisée pour les mesures en champ proche, capturant les ondes de choc à proximité de la source de l’avion. L’autre sonde est conçue pour les mesures à mi-champ, collectant des données à des altitudes allant de 5 000 à 20 000 pieds sous le X-59.
Essais de vol supersoniques et collecte de données
Lorsqu’un avion vole de manière supersonique, il génère des ondes de choc qui traversent l’air environnant, produisant de forts bangs soniques. Le X-59 est conçu pour détourner ces ondes de choc, réduisant les bangs soniques forts à des coups soniques plus silencieux. Lors des vols d’essai, un avion F-15B équipé d’une sonde de détection de choc fixée à son nez volera avec le X-59. La sonde d’environ 6 pieds collectera en continu des milliers d’échantillons de pression par seconde, capturant les changements de pression de l’air lorsqu’elle vole à travers les ondes de choc. Les données des capteurs seront essentielles pour valider les modèles informatiques qui prédisent la force des ondes de choc produites par le X-59, pièce maîtresse de la mission Quesst de la NASA.
“Une sonde de détection de choc agit comme source de vérité, comparant les données prédites avec les mesures du monde réel”, a déclaré Mike Frederick, chercheur principal de la sonde à la NASA.
Pour la sonde en champ proche, le F-15B volera près du X-59 à son altitude de croisière d’environ 55 000 pieds, en utilisant une configuration “follow-the-leader” permettant aux chercheurs d’analyser les ondes de choc en temps réel. La sonde de milieu de terrain, destinée à des missions distinctes, collectera des données plus utiles à mesure que les ondes de choc se rapprocheront du sol.
Progrès dans la technologie d’analyse des ondes de choc
La capacité des sondes’ à capturer de petits changements de pression est particulièrement importante pour le X-59, car ses ondes de choc devraient être beaucoup plus faibles que celles de la plupart des avions supersoniques. En comparant les données des sondes’ aux prédictions de modèles informatiques avancés, les chercheurs peuvent mieux évaluer leur précision.
“Les sondes ont cinq ports de pression, un à la pointe et quatre autour du cône”, a déclaré Frederick. “Ces ports mesurent les changements de pression statique lorsque l’avion vole à travers des ondes de choc, nous aidant ainsi à comprendre les caractéristiques de choc d’un avion particulier.” Les ports combinent leurs mesures pour calculer la pression locale, la vitesse et la direction du flux d’air.
Mises à niveau vers la technologie de détection de choc
Les chercheurs évalueront bientôt les mises à niveau de la sonde de détection de choc en champ proche grâce à des vols d’essai, où la sonde, montée sur un F-15B, collectera des données en poursuivant un deuxième F-15 pendant un vol supersonique. Les améliorations incluent le fait d’avoir les transducteurs de pression de la sonde – des dispositifs qui mesurent la pression de l’air sur le cône – à seulement 5 pouces de ses ports. Les conceptions précédentes plaçaient ces transducteurs à près de 12 pieds de distance, retardant le temps d’enregistrement et déformant les mesures.
La sensibilité à la température sur les conceptions précédentes présentait également un défi, provoquant des fluctuations de précision en fonction des conditions changeantes. Pour résoudre ce problème, l’équipe a conçu un système de chauffage pour maintenir les transducteurs de pression à une température constante pendant le vol.
