X-59 Quesst นวัตกรรมเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงที่เปลี่ยนเสียงคำรามให้เป็นเพียงเสียงตุบ

เมื่อไม่นานมานี้ ท้องฟ้าเหนือทะเลทรายโมฮาวีในแคลิฟอร์เนียใต้ได้ต้อนรับการทะยานขึ้นสู่ห้วงอากาศเป็นครั้งแรกของ X-59 Quesst เครื่องบินเจ็ตทดลองรุ่นล่าสุดจาก NASA ซึ่งถูกออกแบบมาเพื่อแก้ปัญหาใหญ่ของการบินความเร็วเหนือเสียง นั่นคือการลดเสียง Sonic Boom หรือเสียงดังสนั่นที่เกิดขึ้นเมื่อเครื่องบินเดินทางเร็วกว่าเสียง เพื่อเปิดทางให้เครื่องบินพาณิชย์ในอนาคตสามารถบินเหนือพื้นดินด้วยความเร็วเหนือเสียงได้อย่างถูกกฎหมาย

เครื่องบินลำนี้เป็นผลงานการสร้างสรรค์ของ Skunk Works จากบริษัท Lockheed Martin โดยมี Nils Larson นักบินทดสอบหลักของ NASA เป็นผู้ควบคุมการบินเที่ยวแรก ซึ่งมีวัตถุประสงค์เพื่อทดสอบความปลอดภัยและความพร้อมของตัวเครื่อง ก่อนจะลงจอดอย่างปลอดภัยใกล้กับศูนย์วิจัยการบิน Armstrong ของ NASA ในแคลิฟอร์เนีย

ทำไมการบินความเร็วเหนือเสียงเหนือพื้นดินจึงเป็นเรื่องยาก?

ในปัจจุบัน สหรัฐอเมริกามีกฎห้ามเครื่องบินพาณิชย์บินด้วยความเร็วเหนือเสียงเหนือแผ่นดิน เนื่องจากเมื่อเครื่องบินเคลื่อนที่เข้าใกล้ความเร็วเสียง จะเกิดคลื่นความดันสะสมบนพื้นผิวเครื่องบิน และเมื่อความเร็วทะลุขีดจำกัดของเสียง คลื่นเหล่านี้จะรวมตัวกันเป็นคลื่นกระแทกขนาดใหญ่ ส่งผลให้เกิดเสียงดังคล้ายฟ้าร้องสองครั้งซ้อนที่เรียกว่า Sonic Boom ซึ่งรุนแรงจนสามารถทำให้หน้าต่างบ้านเรือนสั่นสะเทือนหรือกระตุ้นสัญญาณเตือนภัยได้

ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดคือเครื่องบิน Concorde ซึ่งเป็นเครื่องบินพาณิชย์ความเร็วเหนือเสียงที่ประสบความสำเร็จเพียงรุ่นเดียวในอดีต แต่กลับถูกจำกัดให้บินด้วยความเร็วเหนือเสียงได้เฉพาะเมื่ออยู่เหนือมหาสมุทรเท่านั้น

The X59 is capable of reaching supersonic speeds without the supersonic boom.

ความลับด้านการออกแบบของ X-59 เพื่อลดเสียงรบกวน

เพื่อให้เกิดเสียงที่เบาลงซึ่ง NASA เรียกว่า Sonic Thump (เสียงตุบเบาๆ) X-59 จึงถูกออกแบบให้มีลักษณะพิเศษที่แตกต่างจากเครื่องบินทั่วไป ดังนี้:

  • ส่วนจมูกที่ยาวและเพรียว: ความยาวของส่วนจมูกคิดเป็นเกือบ 1 ใน 3 ของความยาวเครื่องทั้งหมด ทำหน้าที่กระจายคลื่นความดันไม่ให้รวมตัวกันเป็นคลื่นกระแทกขนาดใหญ่
  • ตำแหน่งเครื่องยนต์: เครื่องยนต์ถูกติดตั้งไว้ด้านบนของลำตัวเครื่อง แทนที่จะอยู่ด้านล่างเหมือนเครื่องบินขับไล่ เพื่อให้ส่วนล่างของเครื่องมีความเรียบ ลดการเกิดคลื่นกระแทก และส่งคลื่นเสียงขึ้นสู่ท้องฟ้าแทนที่จะกดลงสู่พื้นดิน
The design of the X59 includes a nose that makes up most of the length of the craft designed to help reduce noise.

เจาะลึกสเปกและเทคโนโลยีล้ำสมัย

X-59 เป็นเครื่องบินเจ็ตที่นั่งเดี่ยว เครื่องยนต์เดี่ยว มีความยาว 99.7 ฟุต และกว้าง 29.5 ฟุต ซึ่งยาวกว่าเครื่องบินขับไล่ F-16 เกือบสองเท่า โดยมีการนำชิ้นส่วนประสิทธิภาพสูงจากเครื่องบินหลายรุ่นมาปรับใช้ เช่น ห้องนักบินและเก้าอี้ดีดตัวจาก T-38, ชุดฐานล้อจาก F-16 และคันบังคับจาก F-117 Stealth

ด้านขุมพลังใช้เครื่องยนต์ General Electric F414 ที่ปรับปรุงจาก F/A-18 ทำให้สามารถบินเดินทาง (Cruise) ได้ที่ความเร็ว Mach 1.4 (ประมาณ 925 ไมล์ต่อชั่วโมง) ที่ระดับความสูง 55,000 ฟุต ซึ่งทั้งเร็วและสูงกว่าเครื่องบินพาณิชย์ทั่วไปถึงสองเท่า

จุดที่น่าทึ่งที่สุดคือ X-59 ไม่มีหน้าต่างห้องนักบินแบบกระจก เพื่อให้ตัวเครื่องมีความลู่ลม (Aerodynamic) สูงสุดและไม่สร้างคลื่นกระแทกที่รุนแรง นักบินจึงต้องมองโลกภายนอกผ่านหน้าจอ 4K ที่เรียกว่า eXternal Visibility System (XVS) ซึ่งรับสัญญาณภาพจากกล้องภายนอกแทน

Image may contain Architecture Building Factory Manufacturing Person Workshop Car Transportation and Vehicle
สรุปข้อมูลทางเทคนิคของ X-59 Quesst
หัวข้อ รายละเอียด
ความเร็วสูงสุด (Cruise) Mach 1.4 (ประมาณ 925 ไมล์ต่อชั่วโมง)
ระดับความสูงปฏิบัติการ 55,000 ฟุต
ความยาวตัวเครื่อง 99.7 ฟุต
ระบบการมองเห็น eXternal Visibility System (หน้าจอ 4K)
เป้าหมายหลัก เปลี่ยน Sonic Boom เป็น Sonic Thump

ข้อเท็จจริงสำคัญ

  • การทดสอบขั้นแรก: บินที่ความเร็ว 240 ไมล์ต่อชั่วโมงในระดับต่ำเพื่อทดสอบความปลอดภัยพื้นฐาน
  • ความเร็วเสียง: เปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิและความดัน โดยจะลดลงเมื่ออยู่ในระดับความสูงที่มากขึ้น
  • การคำนวณขั้นสูง: ใช้การวิจัยด้าน Computational Fluid Dynamics (CFD) หรือการจำลองการไหลของของไหลด้วยคอมพิวเตอร์ โดยเพิ่มความละเอียดจากหลักล้านเซลล์เป็นพันล้านเซลล์
  • เป้าหมายในอนาคต: รวบรวมข้อมูลเพื่อเสนอต่อ FAA และหน่วยงานกำกับดูแลสากล เพื่อเปลี่ยนจากการจำกัด "ความเร็ว" เป็นการจำกัด "ระดับเสียง" แทน

คำถามที่พบบ่อย

X-59 แตกต่างจากเครื่องบิน Concorde อย่างไร?

ความแตกต่างหลักอยู่ที่การจัดการเสียง โดย Concorde สร้าง Sonic Boom ที่รุนแรงจนบินเหนือแผ่นดินไม่ได้ แต่ X-59 ถูกออกแบบมาเพื่อสร้าง Sonic Thump ที่เบากว่า ทำให้มีโอกาสบินเหนือพื้นดินได้ในอนาคต

ทำไมเครื่องบินลำนี้ถึงไม่มีหน้าต่างกระจก?

เพราะกระจกหน้าต่างที่ทำมุมชันเพื่อการมองเห็นจะสร้างคลื่นกระแทกที่รุนแรง ซึ่งจะทำลายคุณสมบัติการลดเสียงของเครื่องบิน NASA จึงใช้ระบบกล้องและหน้าจอ 4K (XVS) แทน

ความเร็ว Mach 1.4 คืออะไร?

คือความเร็วที่มากกว่าความเร็วเสียง 1.4 เท่า หรือประมาณ 925 ไมล์ต่อชั่วโมง ซึ่งเร็วกว่าเครื่องบินโดยสารทั่วไปอย่างมาก

ขั้นตอนต่อไปหลังจากเที่ยวบินแรกคืออะไร?

NASA จะค่อยๆ เพิ่มความเร็วและระดับความสูงจนถึงระดับความเร็วเหนือเสียง และจะทำการบินเหนือชุมชนต่างๆ ในสหรัฐฯ เพื่อสำรวจว่าเสียง Sonic Thump นั้นยอมรับได้หรือไม่สำหรับผู้คนที่อยู่บนพื้นดิน

โครงการนี้จะส่งผลต่อการเดินทางในอนาคตอย่างไร?

หากประสบความสำเร็จ จะเป็นรากฐานให้บริษัทผู้ผลิตเครื่องบิน (เช่น Boom Supersonic) สามารถสร้างเครื่องบินพาณิชย์ความเร็วเหนือเสียงที่บินเหนือแผ่นดินได้ ซึ่งจะช่วยลดระยะเวลาการเดินทางลงได้ถึงครึ่งหนึ่ง