Het eerste supersonische vliegtuig in de geschiedenis dat Mach 1 passeerde zonder sonische giek was de Boom Supersonic XB-1. En het deed dat met een radicaal andere technologie dan de X-59.
Vanaf het moment dat Chuck Yeager in 1947 voor het eerst de geluidsbarrière doorbrak, was reizen van New York naar Parijs in minder dan drie uur de droom van een reiziger. Een droom die in duigen viel toen iedereen zich realiseerde dat het echt vervelend was voor mensen op de grond. Dus ontwierpen NASA en Lockheed Martin de X-59 Quesst, met een radicaal vleugelprofiel dat in theorie het oorverdovende gebrul zou reduceren tot een doffe plof in wat de eerste supersonische stille vlucht in de geschiedenis zou worden. Tenminste, dat zou zo blijven tot 28 januari. Toen deed het bedrijf Boom Supersonic precies dat boven de Mojave-woestijn in Californië, met behulp van een radicaal andere benadering die al tientallen jaren geleden werd getheoretiseerd, maar nu pas mogelijk is gemaakt door nieuwe motoren en computers.
Het bedrijf kondigde de mijlpaal aan op 10 februari. Tests van de Boomless Cruise technologie, die door NASA zijn opgenomen met een geavanceerde microfoon-array, toonden aan dat het XB-1 demonstratievliegtuig de geluidsbarrière drie keer doorbrak zonder een hoorbare sonische giek te genereren die de grond bereikte, een prestatie die nog nooit iemand heeft bereikt.
Een compleet andere benadering van de X-59
“Bij onze eerste vlucht verwachtten we de geluidsbarrière te doorbreken zonder sonische knal, dat was onze voorspelling,” vertelt Blake Scholl, oprichter en CEO van Boom Supersonic, in een video-interview. “We doorbraken de geluidsbarrière drie keer tijdens de eerste vlucht, zonder een knal, en tijdens de tweede vlucht nog eens drie keer; opnieuw was onze voorspelling dat er geen sonische knal zou zijn, en dat is precies wat we kregen.”
Deze succesvolle vlucht valideert het Boomless Cruise concept, dat gebruik maakt van het fenomeen dat bekend staat als ‘Mach cutoff’. Mach cutoff is een fenomeen waarbij een sonische giek, in plaats van direct naar de grond te gaan, naar boven buigt en in de atmosfeer verdwijnt. “Er komt een giek uit het vliegtuig, maar het maakt een soort U-bocht in de lucht,” legt Scholl uit. “En zolang de giek onder de juiste hoek uit het vliegtuig komt en hoog genoeg is, kun je het zien alsof de onderkant van de U nooit de grond raakt. En zolang de onderkant van de U nooit de grond raakt, is er geen hoorbare giek.” Dit fenomeen doet zich voor omdat de sonische giek omhoog wordt gebogen door temperatuur- en windgradiënten die de lokale geluidssnelheid beïnvloeden, net zoals een potlood blijkbaar buigt in een glas water omdat het verschil in dichtheid tussen water en lucht de manier beïnvloedt waarop licht zich voortplant.
In tegenstelling tot de aanpak van de X-59 met gereduceerde giek, is Boomless Cruise erop gericht om giek op grondniveau helemaal te elimineren. De X-59 is ontworpen om de schokgolven te beheersen door het ontwerp van de romp, met als doel een “zachte knal”. De manier waarop de motor is geplaatst, het feit dat er geen cabine is om de luchtstroom te breken, de Pinocchio neus… dit alles vermindert de geluidsgolven. Maar, zoals Scholl uitlegt, hoewel dit geen slechte zaak is, de giek is er nog steeds: “Met Boomless Cruise is er letterlijk geen”. Tijdens zijn eerste supersonische vlucht bereikte de XB-1 een topsnelheid van Mach 1,12 zonder giek, wat bewijst dat de theorie werkt. Dankzij de gegevens die hij verzamelde tijdens de vluchten met de XB-1 kon Boom zijn modellen voor sonische giek valideren en de algoritmen verfijnen die de prestaties binnen de Mach cutoff voorspellen.
“Wat we doen is bekende fysica die al heel lang bestaat,” zegt Scholl. De sleutel om het nu te realiseren ligt in de geavanceerde motortechnologie en computerkracht van vandaag, die in het verleden niet beschikbaar waren. De Concorde had het kunnen doen, maar de motoren waren niet krachtig genoeg en hadden naverbranders nodig om supersonische snelheid te bereiken. Het soort rekenkracht dat nodig was om te doen wat de XB-1 tijdens zijn twee testvluchten deed, bestond ook niet. “Dus, 50 jaar later, hebben we de computers, hebben we uitstekende weergegevens en hebben we motoren die krachtig genoeg zijn om supersonisch te vliegen zonder naverbrander.”
De toekomst van supersonisch vliegen
Na het valideren van de Boomless Cruise technologie is het bedrijf van plan om zijn supersonische vliegtuig te bouwen. Het zal gebruik maken van de Symphony-motor, die naar eigen zeggen speciaal ontworpen is om de transonische prestaties te verbeteren, waardoor Boomless Cruise mogelijk wordt voor commerciële vluchten. De verbeterde transonische stuwkracht van Symphony stelt Overture in staat om de geluidsbarrière te doorbreken op hoogtes boven de 30.000 voet. Deze hoogte is voldoende om de fysica van de Mach cutoff te laten werken.
Volgens Boom Supersonic zal Overture de magische saus van het bedrijf gebruiken, een geavanceerd automatisch pilootsysteem dat voortdurend de snelheid optimaliseert voor Boomless Cruise op basis van real-time atmosferische omstandigheden om geen sonische giek te produceren. Het richt zich op snelheden tot Mach 1,3, vertelt Scholl: “Soms zo laag als 1,05 en soms zo hoog als 1,3. Meestal zal het tussen 1,1 en 1,2 zijn. Deze dynamische aanpassing is essentieel omdat weersomstandigheden, vooral temperatuur en wind, de geluidssnelheid en het gedrag van de sonische giek aanzienlijk beïnvloeden.
Als alles goed gaat met dit prototype, zal de enige grote hindernis niet technisch maar juridisch zijn. Net zoals NASA probeert te doen met het Quesst-programma, zal het bedrijf wetgevers moeten overtuigen om supersonische vluchten van kust tot kust toe te staan, boven het vasteland van de Verenigde Staten. Europa ook. Scholl is ervan overtuigd dat dit zal gebeuren. “Het is een heel eenvoudige verandering in de regelgeving. We zouden een geluidslimiet moeten hebben, geen snelheidslimiet,” vertelt hij. Het bedrijf wijst er echter ook op dat Overture “niet ontworpen is als een vliegtuig met lage snelheid en we verwachten niet dat we het kunnen certificeren voor supersonische vluchten zonder beperkingen op de grond”.
Wat er ook gebeurt, Boom Supersonic heeft laten zien dat het kan. We zullen moeten afwachten of het zover komt dat we kunnen genieten van stil, betaalbaar en duurzaam supersonisch reizen. En misschien het nieuwe tijdperk in de commerciële luchtvaart opnieuw beginnen dat de Concorde de wereld bracht.
