NASA 将测试 X-59 独特冲击波测量技术

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美国宇航局将很快测试一项关键工具的进展，该工具用于测量其安静的超音速 X-59 研究飞机在飞行时发出的独特“音速轰鸣”。
冲击感应探头是一种锥形空气数据探头，具有特定功能，可捕捉 X-59 将产生的独特冲击波。美国宇航局位于加利福尼亚州爱德华兹的阿姆斯特朗飞行研究中心的研究人员开发了两种版本的探头，用于在超音速飞行期间收集精确的压力数据。
其中一个探头针对近场测量进行了优化，可捕捉 X-59 产生冲击波的位置附近的冲击波。第二个冲击感应探头将测量中场，收集飞机下方 5,000 至 20,000 英尺高度的数据。
当飞机以超音速飞行时，会产生冲击波，这些冲击波会穿过周围的空气，产生巨大的音爆。X-59 的设计目的是转移这些冲击波，将巨大的音爆降低为更安静的音爆。在试飞期间，一架机头装有冲击感应探头的 F-15B 飞机将与 X-59 一起飞行。
这个长约 6 英尺的探测器将每秒连续收集数千个压力样本，捕捉它穿过冲击波时的气压变化。传感器的数据对于验证计算机模型至关重要，这些模型可以预测 X-59 产生的冲击波强度，而 X-59 是 NASA Questt 任务的核心。
美国宇航局该探测器的首席研究员迈克·弗雷德里克说：“冲击感应探测器充当了真实来源的角色，将预测数据与真实世界的测量数据进行比较。”
对于近场探测器，F-15B 将在巡航高度约 55,000 英尺处紧跟 X-59 飞行，采用“跟随领头”装置，让研究人员能够实时分析冲击波。中场探测器用于单独的任务，随着冲击波越来越接近地面，它将收集更多有用的数据。
探测器捕捉微小压力变化的能力对于 X-59 来说尤其重要，因为其冲击波预计比大多数超音速飞机的冲击波要弱得多。通过将探测器的数据与先进计算机模型的预测结果进行比较，研究人员可以更好地评估其准确性。
“探头有五个压力端口，一个在尖端，四个在锥体周围，”弗雷德里克说。“这些端口测量飞机飞过冲击波时的静态压力变化，帮助我们了解特定飞机的冲击特性。”这​​些端口结合它们的测量结果来计算局部压力、速度和气流方向。
研究人员将很快通过试飞评估近场冲击传感探测器的升级，探测器安装在一架 F-15B 上，将在超音速飞行中追赶第二架 F-15 来收集数据。升级包括让探测器的压力传感器（测量锥体上气压的设备）距离其端口仅 5 英寸。以前的设计将这些传感器放置在近 12 英尺远的地方，这会延迟记录时间并扭曲测量结果。
先前设计的温度敏感性也带来了挑战，导致精度随条件变化而波动。为了解决这个问题，该团队设计了一个加热系统，以在飞行过程中保持压力传感器的温度恒定。
“该探测器将满足 Questt 任务对分辨率和精度的要求，”弗雷德里克说。“该项目展示了 NASA 如何利用现有技术并加以改进以应对新挑战。”