Lockheed Martin X-59 QueSST — экспериментальный сверхзвуковой самолёт, разработанный в сотрудничестве с проектом NASA Low-Boom Flight Demonstrator. Его длина составляет 30,4 метра, а размах крыльев — 9 метров. Он оснащён двигателем General Electric F414-GE-100, развивающим тягу 98 кН. X-59, предназначенный для полёта со скоростью 1,4 Маха (1488 км/ч) на высоте 16 764 метра, призван снизить традиционный звуковой удар до 75 децибел воспринимаемого уровня (PLdB) «глухого» звука, сравнимого со звуком закрывающейся автомобильной двери. Такое снижение достигается за счёт удлинённого носа и оптимизированного планера, которые предотвращают слияние ударных волн. В самолёте установлена система внешнего обзора (XVS), которая с помощью камер и дисплеев компенсирует отсутствие лобового окна, обеспечивая пилоту обзор. Основная задача X-59 — сбор данных о реакции общества на его сверхзвуковой полёт с низким уровнем шума, что потенциально может проложить путь к будущим коммерческим сверхзвуковым полётам.
В начале XXI века авиационная отрасль столкнулась с серьёзной проблемой: запретительно высоким уровнем шума от звуковых ударов, что привело к введению строгих правил, запрещающих сверхзвуковые полёты над сушей. Это ограничение препятствовало развитию более быстрых коммерческих авиаперевозок. Понимая необходимость решения этой проблемы, НАСА инициировало проект демонстратора сверхзвуковых полётов с малой звуковой ударной волной (LBFD), целью которого было создание самолёта, способного развивать сверхзвуковую скорость с минимальным уровнем шума для земли.
В феврале 2016 года НАСА заключило с подразделением Skunk Works компании Lockheed Martin предварительный контракт на разработку сверхзвукового самолета с пониженными характеристиками звукового удара. Цель состояла в том, чтобы спроектировать самолет, который мог бы летать быстрее скорости звука, производя при этом звуковой удар не громче легкого стука. Эта инициатива была направлена на сбор данных, которые потенциально могли бы привести к пересмотру существующих правил, тем самым сделав возможными коммерческие сверхзвуковые полеты по суше.
К апрелю 2018 года НАСА заключило с компанией Lockheed Martin контракт на сумму 247,5 млн долларов на доработку проекта и создание X-59 QueSST (Quiet SuperSonic Technology) летательного аппарата. Проект преследовал две цели: во-первых, продемонстрировать, что летательный аппарат может развивать сверхзвуковую скорость при значительно сниженном уровне звукового удара; во-вторых, провести общественные лётные испытания, чтобы оценить, как общественность воспримет снижение уровня шума.
На этапе проектирования проводились обширные испытания в аэродинамической трубе и моделирование для улучшения аэродинамических характеристик самолёта. Модель в масштабе 9 % проходила испытания в аэродинамической трубе с февраля по апрель 2017 года на скоростях от 0,3 до 1,6 Маха. Целью этих испытаний была проверка способности конструкции минимизировать слияние ударных волн — ключевой фактор в снижении интенсивности звукового удара.
В июне 2018 года ВВС США присвоили самолёту обозначение X-59, что ознаменовало его официальное включение в линейку экспериментальных X-самолётов. К октябрю 2018 года Исследовательский центр Лэнгли НАСА завершил дополнительные испытания в аэродинамической трубе с использованием модели в масштабе 8 %, сосредоточившись на статической устойчивости, управлении и динамических вынужденных колебаниях. Эти испытания позволили получить важные данные для обеспечения работоспособности и безопасности самолёта во время сверхзвукового полёта.
Строительство X-59 неуклонно продвигалось на заводе Skunk Works компании Lockheed Martin в Палмдейле, штат Калифорния. К декабрю 2020 года проект был реализован наполовину, и основные конструктивные элементы были собраны. Процесс сборки включал интеграцию различных подсистем, в том числе силовой установки, авионики и инновационной системы внешнего обзора (eXternal Vision System, XVS), которая компенсирует удлинённую носовую часть самолёта, препятствующую традиционному обзору из кабины пилота.
Первый полёт X-59 изначально был запланирован на 2021 год, но его пришлось отложить из-за технических проблем и необходимости тщательного тестирования. По состоянию на июль 2025 года самолёт должен был быть доставлен в НАСА для лётных испытаний в конце того же года. Программа лётных испытаний направлена на проверку характеристик самолёта, в частности его малой заметности и общей динамики полёта.
Важным аспектом программы X-59 являются общественные лётные испытания. НАСА планирует пролететь на самолёте над некоторыми населёнными пунктами США, чтобы собрать данные о том, как общественность воспринимает ослабленный звуковой удар, называемый «звуковым толчком». Эти данные будут иметь решающее значение для информирования регулирующих органов, таких как Федеральное управление гражданской авиации (FAA) и Международная организация гражданской авиации (ИКАО), и могут привести к появлению новых стандартов, разрешающих коммерческие сверхзвуковые полёты над сушей.
Разработка X-59 QueSST отражает целенаправленные усилия по преодолению исторических проблем, связанных со сверхзвуковыми полётами. Решая проблему шума, проект стремится проложить путь к новой эре более быстрых авиаперелётов, сделав сверхзвуковые полёты более практичными и приемлемыми для широкого использования.
X-59 QueSST был разработан для решения основной проблемы сверхзвуковых полётов над сушей: разрушительного звукового удара. Традиционные сверхзвуковые самолёты, такие как Concorde, издавали громкий разрушительный звук из-за слияния ударных волн вдоль фюзеляжа. Уникальная аэродинамическая форма X-59 предотвращает слияние этих ударных волн, значительно снижая уровень шума, воспринимаемого на земле.
Фюзеляж самолёта вытянутый и тонкий, с носом длиной 11,5 метра. Этот длинный заострённый нос рассеивает волны давления, благодаря чему вместо резкого звукового удара до земли доносится лишь более мягкий «глухой» звук.
Конфигурация самолёта с передним горизонтальным оперением улучшает продольную устойчивость, а треугольное крыло с большой стреловидностью минимизирует сопротивление на высоких скоростях. В отличие от традиционных сверхзвуковых самолётов, X-59 не имеет традиционной кабины пилота в передней части фюзеляжа. Вместо этого в нём используется система внешнего обзора (eXternal Vision System, XVS), которая заменяет обычное лобовое стекло камерами высокого разрешения и дисплеем с дополненной реальностью. Эта система компенсирует ограниченный обзор вперёд из-за удлинённой носовой части.
Планер изготовлен из современных композитных материалов, в основном из армированных углеродным волокном полимеров (CFRP), что позволяет снизить общий вес при сохранении прочности. В фюзеляже также используется титан в высокотемпературных зонах, особенно вблизи двигателя, чтобы выдерживать нагрев, возникающий на сверхзвуковых скоростях.
Крылья изготовлены из комбинации алюминия и композитных материалов и рассчитаны на то, чтобы выдерживать аэродинамические нагрузки при сверхзвуковом полёте. Использование системы управления ламинарным потоком обеспечивает плавное движение воздуха над поверхностью крыла, снижая сопротивление и повышая топливную эффективность.
X-59 оснащен одним турбовентиляторным двигателем General Electric F414-GE-100, установленным в верхней части фюзеляжа, чтобы защитить наземных наблюдателей от шума двигателя. Такое расположение сводит к минимуму общий уровень шума, производимого самолетом. Двигатель развивает 98 кН тяги, что позволяет самолету развивать крейсерскую скорость 1,4 Маха (1488 км/ч).
Воздухозаборник, расположенный под фюзеляжем, предназначен для эффективного направления воздушного потока к двигателю с минимальным уровнем помех. Такая конфигурация оптимизирует сверхзвуковую эффективность, обеспечивая при этом стабильный воздушный поток на более низких скоростях.
У X-59 нет обычного переднего окна кабины, вместо него используется система XVS. Эта система включает в себя камеры высокого разрешения, установленные в носовой части самолёта, которые в режиме реального времени передают изображение пилоту в кабине. В цифровой кабине используется электрическое управление, обеспечивающее точное маневрирование и устойчивость на высоких скоростях.
Самолёт также оснащён системой навигации на основе GPS и передовым программным обеспечением для управления полётом, что позволяет ему следовать по точным траекториям сверхзвукового полёта, сохраняя устойчивость. В отличие от военных сверхзвуковых самолётов, X-59 не требует форсажных камер, что снижает расход топлива и уровень шума двигателя.
Основным преимуществом конструкции X-59 является способность снижать уровень звукового удара, что потенциально позволяет совершать сверхзвуковые коммерческие перелёты над сушей. Лёгкие композитные материалы и эффективная аэродинамика способствуют экономии топлива и снижению эксплуатационных расходов.
Однако у самолёта есть ограничения. Это одноместный некоммерческий прототип, то есть его конструкция пока не рассчитана на перевозку пассажиров или грузов. Кроме того, из-за длинного носа и использования камерного зрения возникают потенциальные проблемы в эксплуатации, особенно в условиях плохой видимости.
Успех X-59 зависит от одобрения регулирующих органов и общественного признания. Если данные, полученные в ходе лётных испытаний, продемонстрируют значительное снижение интенсивности звукового удара, то будущие сверхзвуковые коммерческие самолёты могут быть построены по аналогичной схеме, что произведёт революцию в сфере авиаперевозок.
X-59 QueSST — это высокоскоростной экспериментальный самолёт, предназначенный для испытаний сверхзвукового полёта с малой высотой. По своим характеристикам он отличается от традиционных военных или коммерческих самолётов, поскольку в нём приоритет отдаётся снижению уровня шума, а не максимальной скорости или манёвренности.
Дальность полёта самолёта составляет около 4000 километров. Хотя это значительно меньше, чем дальность полёта коммерческих сверхзвуковых самолётов, таких как «Конкорд» (6222 километра), этого достаточно для коротких сверхзвуковых испытательных полётов над определёнными территориями.
X-59 не ориентирован на эффективность на больших расстояниях, поскольку его основная цель — продемонстрировать возможность сверхзвукового полёта с малой высотой. Он несёт относительно небольшой запас топлива и без форсажных камер расходует топливо более эффективно, чем военные сверхзвуковые самолёты.