NASA将使用F-15B携带新型冲击检测探头测试X-59静音超音速飞机的音爆特性

NASA 很快将测试一项关键工具的进展，该工具用于测量其静音超音速 X-59 研究飞机在飞行过程中产生的独特“音爆”。

冲击检测探头是一种圆锥形空气数据探头，具有特定功能，可捕获 X-59 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测器，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，捕获非常接近 X-59 产生冲击波的位置的冲击波。第二个撞击探测探头将测量区域中心并在飞机下方 5,000 至 20,000 英尺的高度收集数据。

当飞机以超音速飞行时，它会产生冲击波，穿过周围的空气，产生巨大的音爆。 X-59 旨在偏转这些冲击波，将大声的音爆降低为更安静的音爆。在试飞期间，一架机头装有碰撞检测探头的 F-15B 飞机将与 X-59 一起飞行。大约 6 英尺（1.80 米）长的探头每秒将连续收集数千个压力样本，捕捉空气穿过冲击波时的压力变化。来自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，X-59 是 NASA 探索任务的核心任务。

“撞击探测探测器充当事实来源，将预测数据与现实世界的测量结果进行比较，”美国宇航局探测器首席研究员迈克·弗雷德里克（Mike Frederick）说。

对于近场探测器，F-15B将接近实时飞行。当冲击波靠近地面时，用于单独任务的中场探测器将收集更多有用的数据。

探测器拾取微小压力变化的能力对于 X-59 尤为重要，因为预计其冲击波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进行比较，研究人员可以更准确地进行评估。

“探头有五个压力端口，一个位于尖端，四个位于锥体周围，”Frederick 解释道。 “这些端口测量飞机飞过冲击波时的静压变化，这有助于我们了解特定飞机的碰撞特征。”这些端口结合测量结果来计算局部压力、速度和气流方向。

研究人员很快将通过试飞来评估近场撞击探测探测器的升级，其中安装在 F-15B 上的探测器将通过在超音速飞行期间追踪第二架 F-15 来收集数据。探头的升级包括将压力传感器（测量锥体内气压的设备）放置在距其端口仅 5 英寸的位置。以前的设计将这些传感器放置在近 12 英尺（3 米）远的地方，从而延迟了记录时间并扭曲了测量结果。

以前设计的温度敏感性也提出了挑战，当条件发生变化时，会导致精度波动。为了解决这个问题，该团队设计了一个加热系统，使压力传感器在飞行过程中保持恒定温度。

“该探测器将满足 Quest 任务的分辨率和精度要求，”弗雷德里克说。 “这个项目展示了美国宇航局如何利用现有技术并对其进行调整以解决新的挑战。”