A NASA informa que em breve testará avanços feitos em uma ferramenta chave para medir os “baques sônicos” únicos que sua aeronave de pesquisa supersônica X-59 fará enquanto voa.
Uma sonda sensora de choque é uma sonda de aquisição de dados do ar em formato de cone, desenvolvida com características específicas para capturar as ondas de choque únicas que o X-59 produzirá.
Pesquisadores do Centro de Pesquisa de Voo Armstrong da NASA em Edwards, Califórnia, desenvolveram duas versões da sonda para coletar dados de pressão precisos durante o voo supersônico. Uma sonda é otimizada para medições de campo próximo, capturando ondas de choque que ocorrem muito perto de onde o X-59 as gerará. A segunda sonda sensora de choque medirá o campo médio, coletando dados em altitudes entre 5.000 a 20.000 pés abaixo da aeronave.
Quando uma aeronave voa em velocidade supersônica, ela gera ondas de choque que viajam pelo ar ao redor, produzindo fortes estrondos sônicos. O X-59 é projetado para desviar essas ondas de choque, reduzindo os fortes estrondos sônicos a baques sônicos mais silenciosos.
Durante os voos de teste, uma aeronave F-15B com uma sonda sensora de choque anexada ao seu nariz voará com o X-59. A sonda de aproximadamente 6 pés (1,83 metro) coletará continuamente milhares de amostras de pressão por segundo, capturando mudanças na pressão do ar à medida que voa através das ondas de choque.
Os dados dos sensores serão vitais para validar modelos computacionais que preveem a força das ondas de choque produzidas pelo X-59, o ponto central da missão Quesst (sigla em inglês para Transporte Supersônico Silencioso) da NASA.
“Uma sonda sensora de choque atua como a fonte da verdade, comparando os dados previstos com as medições do mundo real,” disse Mike Frederick, investigador principal da NASA para a sonda.
Para a sonda de campo próximo, o F-15B voará atrás e bem próximo do X-59 em sua altitude de cruzeiro de aproximadamente 55.000 pés, utilizando uma configuração de “seguir o líder”, permitindo que os pesquisadores analisem as ondas de choque em tempo real. A sonda de campo médio, destinada a missões separadas, coletará mais dados úteis à medida que as ondas de choque viajam mais próximas do solo.
A capacidade das sondas de capturar pequenas mudanças de pressão é especialmente importante para o X-59, pois suas ondas de choque devem ser muito mais fracas do que as da maioria das aeronaves supersônicas. Ao comparar os dados das sondas com as previsões de modelos computacionais avançados, os pesquisadores podem avaliar melhor sua precisão.
“As sondas têm cinco portas de pressão, uma na ponta e quatro ao redor do cone”, disse Frederick. “Essas portas medem mudanças de pressão estática à medida que a aeronave voa através das ondas de choque, ajudando-nos a entender as características do choque de uma aeronave específica”. As portas combinam suas medições para calcular a pressão local, velocidade e direção do fluxo de ar.
Os pesquisadores em breve avaliarão as atualizações na sonda sensora de choques de campo próximo através de voos de teste, onde a sonda, montada em um F-15B, coletará dados ao perseguir um segundo F-15 durante o voo supersônico. As atualizações incluem ter os transdutores de pressão da sonda – dispositivos que medem a pressão do ar no cone – a apenas 5 polegadas (12,7 cm) de suas portas. Os designs anteriores colocavam esses transdutores a quase 12 pés (3,6 metros) de distância, atrasando o tempo de registro e distorcendo as medições.
A sensibilidade à temperatura nos designs anteriores também apresentava um desafio, causando flutuações na precisão com as mudanças nas condições. Para resolver isso, a equipe projetou um sistema de aquecimento para manter os transdutores de pressão a uma temperatura consistente durante o voo.
“A sonda atenderá aos requisitos de resolução e precisão da missão Quesst”, disse Frederick. “Este projeto mostra como a NASA pode pegar tecnologia existente e adaptá-la para resolver novos desafios”.
Informações da NASA
