THE CONVERSATION
¿És possible un avió supersònic silenciós? L’X-59 de la NASA està en cuina
Els avions supersònics van aconseguir el desafiament de viatjar més ràpid que el so en la dècada del 1940, i això, que és una gesta, els converteix en una de les màquines més eixordadores creades per l’ésser humà.
«Un esclat sònic va fer retrunyir els vidres de les finestres de la ciutat. Era el so d’un avió supersònic, un dels pocs que encara continuaven volant en aquells dies. La gent s’aturava a mirar cap al cel, sorpresa de veure un avió tan poderós i veloç, una cosa que havia sigut una raresa en els últims anys», escriu el xat d’intel·ligència artificial ChatGPT-3.
Trencar la barrera del so sense que cruixi el cel
El 2023 és l’any en què un nou i elegant avió supersònic, amb aval de la NASA, creuarà el cel amb passatgers a bord. Però X-59 no farà retrunyir els vidres dels edificis de la ciutat com descriu ChatGPT-3. La intel·ligència artificial no ha tingut en compte en el seu relat que el prodigi tecnològic de l’esperat avió és el seu silenci. Trencar la barrera del so sense que cruixi el cel suposa un desafiament en proves.
X-59 volarà Mach 1.42, cosa que equival a uns 1 760 km/h, prop d’una vegada i mitja la velocitat del so, i és el primer prototip d’un futur avió comercial. De moment té capacitat per a un sol pilot i un observador, però el pla és que el 2030 porti passatgers a bord. Per exemple, viatjarem entre Madrid i París en mitja hora, i creuarem l’Atlàntic en quatre. L’espai i el temps s’hauran comprimit.
Les raons del ‘boom’ sònic
Els avions supersònics van aconseguir el desafiament de viatjar més ràpid que el so en la dècada del 1940, i això, que és una gesta, els converteix en una de les màquines més eixordadores creades per l’ésser humà
La velocitat del so és a la que es transmeten les oscil·lacions de pressió en un fluid, en aquest cas l’aire. Depèn de diversos factors, però a nivell del mar és d’uns 1 234 km/h.
El fenomen es produeix quan una partícula xoca amb la del costat, i aquesta amb la següent, etc., transmetent l’estat vibratori com si fossin peces d’un dòmino. Si un objecte com l’avió es mou en l’aire, farà soroll. Però si aquest objecte es mou més ràpid que les ones de transmissió del so, llavors es produeix una ona de xoc (que fa moltíssim soroll) i genera el que coneixem com a explosió sònica o boom sònic.
El disc blanc que es forma no és més que vapor d’aigua condensant-se a conseqüència de l’ona de xoc. Aquest fenomen es coneix com a singularitat de Prandtl-Glauert.
El soroll que generen els avions supersònics resulta tan pertorbador que no es permet el seu vol sobre àrees urbanes ni sobre espais protegits, perquè també afecta la flora i la fauna.
A més, també tenen en contra seu que requereixen una gran quantitat de combustible per assolir i mantenir altes velocitats, cosa que fa que siguin més costosos i menys ecològics que els vols subsònics. I encara segueix en la memòria col·lectiva el fracàs comercial del Concorde, rematat per l’accident del seu últim vol amb Air France.
La clau: la seva geometria silenciosa
Fa anys que la NASA treballa per atenuar aquests problemes i la seva resposta és l’avió X-59 QueSST, un prototip funcional que fabrica l’empresa aeroespacial Lockheed Martin.
Som davant una nau amb una envergadura de l’ala, en fletxa, de 29 metres i dissenyat per volar a uns 55 000 peus (16.8 km) sobre el nivell del mar.
El seu disseny és fruit d’innombrables simulacions virtuals que permeten analitzar centenars de dissenys en models de fluids computacionals (CFD per les seves sigles en anglès). Cada petit detall de l’avió pot arruïnar la seva geometria silenciosa.
Per exemple, el fuselatge és molt allargat i penetrant, i no té la típica cabina a què estem acostumats. La cabina d’un avió normal trencaria el flux i generaria soroll, així que el pilot del X-59 veu el cel a través d’un monitor.
L’ala en fletxa li permet penetrar l’atmosfera amb suavitat. La cua conté el motor GE F414 en la seva part superior, i això tampoc és casual. Cada un d’aquests detalls compten perquè les contribucions al boom sònic siguin petites i separades i es dispersin a mesura que l’avió s’allunya, en lloc de coalescir (unir-se) com passa habitualment en avions supersònics.
Hi ha un so virtual de l’X-59 que serveix per posar-lo a prova, i determinar si compleix els requisits establerts per la FAA(Federal Aviation Administration).
La seva mida més petita i el seu motor de cicle millorat el fan més eficient en termes de combustible i menys contaminant que altres avions supersònics. A més, està equipat amb tecnologia de vol en formació, que li permet volar al costat d’altres avions per reduir la resistència de l’aire i millorar l’eficiència del combustible.
Notícies relacionadesAmb totes aquestes millores, la NASA espera poder obrir de nou el camí per a l’aviació comercial supersònica, aquesta vegada per quedar-se. ¿Ho aconseguirà? El primer vol de prova s’espera per a aquest any. No faltem a la cita.
Aquest article va ser publicat originalment a The Conversation. Llegeixi’n l’original.
