Ключ к этому недавнему прогрессу был получен, когда испытания масштабных моделей самолетов в аэродинамической трубе подтвердили, что новые подходы к проектированию таких самолетов будут работать так, как ожидалось, при поддержке улучшенных компьютерных инструментов, которые впервые использовались вместе на каждом этапе процесса проектирования.

"Это был действительно прорыв для нас. Не только то, что инструменты сработали, но и то, что наши тесты показывают, что мы могли бы добиться еще большего с точки зрения снижения шума, чем мы думали в начале работы ", - сказал Питер Коэн, руководитель сверхзвукового проекта НАСА в Исследовательском центре Лэнгли в Вирджинии.

Неприятный шум, создаваемый звуковыми ударами коммерческого сверхзвукового реактивного самолета во время полета и его мощными двигателями при взлете и посадке, не позволил скоростному самолету поступить на вооружение в Соединенных Штатах - за исключением европейского Concorde, который был ограничен только трансатлантическими рейсами.

Используя компьютерные инструменты, команды, возглавляемые Boeing и Lockheed Martin и финансируемые за счет исследовательского анонса НАСА, разработали проекты двух небольших сверхзвуковых авиалайнеров, которые будут перевозить от 30 до 80 пассажиров и, возможно, поступят в эксплуатацию в 2025 году.

"Привнося свой опыт проектирования в процесс, эти компании учитывают не только элементы дизайна с низким уровнем шума, но и все другие аспекты, необходимые для реалистичного дизайна", - сказал Коэн.

Например, компьютерные инструменты показывают, что одним из способов уменьшить воспринимаемую громкость звукового удара сверхзвукового реактивного самолета является изменение формы самолета, частично за счет удлинения фюзеляжа самолета, что делает его намного более тонким. Теоретически проблему шума можно было бы решить с помощью действительно, действительно длинного корпуса самолета.

К сожалению, в то время как авиалайнер длиной 800 футов может вызывать общественно приемлемые звуковые удары, самолет такого размера по-прежнему должен подходить к своим воротам, совершать повороты при выруливании на взлетно-посадочную полосу, ничего не задевая, и, как правило, не требует дорогостоящей реконструкции аэропортов страны.

"Длинный узкий фюзеляж не является практичным решением. В нашем стремлении уменьшить громкость мы изучаем всю трехмерную форму автомобиля, включая конфигурацию двигателя ", - сказал Коэн. "Даже в этом случае мы учитываем, что авиалайнер должен соответствовать всем другим требованиям, которые являются частью надлежащей практики проектирования".

Чтобы помочь достичь своих целей, инженеры опирались на более ранние исследования, которые показали, как общая конфигурация самолета может изменять форму сверхзвуковых ударных волн, исходящих от самолета, так что атмосфера затем уменьшает резкость волны. К тому времени, когда ударная волна достигнет земли, удар будет устранен, что приведет к почти неслышному звуковому удару.

"Удары все еще слышны, но ваше ухо обмануто, чтобы слышать глухой удар", - сказал Коэн.

Важны два других конструктивных соображения. Первый уменьшает размеры предлагаемого коммерческого авиалайнера, поэтому он перевозит меньше пассажиров и легче. Второй замедляет крейсерскую скорость. В то время как Concorde совершал полет со скоростью, вдвое превышающей скорость звука, или 2,0 Маха, этот авиалайнер совершал полет со скоростью от 1,6 до 1,8 Маха.

"Эти конструкторские решения не только облегчили решение проблемы звукового удара, но и сделали проблему шума при взлете и посадке гораздо более решаемой, гораздо более поддающейся решениям с помощью имеющихся у нас технологий", - сказал Коэн.

Итак, насколько громким был Concorde и как это связано с целями НАСА по созданию более тихого сверхзвукового самолета?

Измерение, на котором исследователи НАСА основывают свою работу, называется воспринимаемым уровнем децибел, или PLdB. Подобно сравнению яблок и апельсинов, PLdB - это другой показатель децибел, чем измерение (дБА), часто приводимое при обсуждении того, насколько громким, например, является рок-концерт по сравнению с кухонным блендером или читальным залом библиотеки.

Уровень шума от Sonic Boom Concorde составил 105 PLdB. Уровень PLdB, который, по мнению исследователей, будет приемлемым для неограниченного сверхзвукового полета над сушей, составляет 75, но НАСА хочет в конечном итоге превзойти этот показатель и достичь 70 PLdB.

"На этом этапе исследования нам удалось снизить воспринимаемый уровень шума. Фактически, одна из конструкций достигла всего 79 PLdB ", - сказал Коэн. "Это был действительно большой шаг, но нам еще предстоит проделать некоторую работу, чтобы достичь нашей конечной цели - около 70 PLdB".

Уже проводятся дополнительные исследования, направленные на дальнейшее сокращение проблемы сверхзвукового шума и выработку решений, которые будут приемлемы для регулирующих органов, таких как Федеральное управление гражданской авиации, а также производителей самолетов, авиакомпаний и широкой общественности.

И хотя коммерческий сверхзвуковой авиалайнер, летящий из Нью-Йорка в Лос-Анджелес над центром США, может появиться еще через десятилетие или два, Коэн сказал, что вполне возможно, что меньшие по размеру сверхзвуковые бизнес-джеты могут дебютировать в небе гораздо раньше, потому что более легкие самолеты создают более слабые ударные волны, что облегчает решение проблемы проектирования с низкой скоростью полета.

"Бизнес-джет, вероятно, был бы первым на рынке, и это помогло бы внедрить некоторые технологии, которые в конечном итоге будут использованы на сверхзвуковом авиалайнере. Но такие решения о продуктах принадлежат другим, кроме НАСА ", - сказал Коэн. "Наша работа заключается в поддержке науки и технологии, лежащих в основе этого выбора, в конечном итоге делая сверхзвуковые полеты доступными для путешествующей публики".