¿Hay algún método de ingeniería que pueda eliminar los auges sónicos en los aviones supersónicos?

Answer 1

Sí, incluso hay diseños de aviones teóricos que se cree que eliminan (o reducen drásticamente) el sonido de un boom sónico. Estos diseños generalmente se basan en fuselajes muy largos, estrechos y de suave pendiente, alas delta barridas hacia atrás y motores montados cerca de la parte trasera del avión (detrás de las alas).

Diseño de Lockheed-Martin:

Diseño de Boeing:

Los diseños siguen siendo teóricos porque las regulaciones y la economía pura hacen que sea totalmente irrazonable construir realmente este tipo de aeronaves.

Primero, desde un punto de vista regulatorio, a nadie le importa si construyes un avión que no produzca un boom sónico; todavía no puedes volar sobre los Estados Unidos (o la mayoría de los países). Al igual que conducir, las reglas se basan en su velocidad de viaje, no en la cantidad de ruido que produce su avión. Las aeronaves comerciales no pueden volar a Mach 1 o más sobre los Estados Unidos; período. Es por eso que el Concorde se usó principalmente para vuelos transatlánticos.

En segundo lugar, el costo del combustible sería extremadamente alto, y solo un número muy pequeño de pasajeros se alojaría con este tipo de fuselaje estrecho de pendiente suave; Por lo tanto, el uso comercial no es realista. Las personas que podrían permitirse volar en este avión probablemente podrían comprar sus propios aviones privados por menos dinero.

Tampoco tiene sentido para uso militar. Nuevamente, hay altos costos con poca capacidad de carga. Además, entre los satélites y los drones, los aviones espías supersónicos no son necesarios; Esa es una de las razones por las que el SR-71 fue retirado y nadie se molestó en esperar a que un reemplazo ingrese al servicio.

Answer 2

No hay forma de eliminar el choque, las cargas útiles tienen una masa fija y el levantamiento requiere que la presión en la parte inferior del ala sea mayor que la superior. Esto obstaculiza la redirección de toda la onda de presión hacia arriba. Sin un MDO robusto, la mayoría de los optimizadores intentan eliminar la sustentación para que el choque del suelo desaparezca, por lo que queda un pulso de presión mínimo. No podemos reducir totalmente el auge, pero podemos reducir nuestra percepción del mismo. El oído humano es muy sensible al sonido a 1-4kHz, pero nuestros oídos no son conscientes de los sonidos por debajo de 20Hz. Si podemos cambiar el tono de la onda de sonido, podemos reducir nuestra percepción sobre el boom. Las ondas de choque fuertes son duras porque se propagan como ondas N. Esto se debe a la consolidación de la firma de ondas complejas de los planos por una fuerte capacidad de las ondas para afectar su propia velocidad de sonido. La parte de compresión de una ola fuerte hace que el gas se caliente localmente permitiendo que esa parte local de la ola viaje más rápido que la ola total. Esto forma la pata delantera de la N. La pieza rarificada o de baja presión se enfría localmente y hace que esa porción se retrase formando la pata trasera de la onda N. Si recuerda sus transformadas de Fourier, recuerde que las características pronunciadas y agudas se resuelven en detalle por los términos de alta frecuencia de la serie. Los mismos a los que somos muy sensibles. Para reducir nuestra percepción del sonido, debemos comenzar con una definición de lo que escuchamos, lo que queremos escuchar, y viajar de regreso a través del espacio al plano y elegir una forma que haga que el sonido de campo cercano corregido se transforme en el sonido que queremos en el suelo. El método más antiguo para diseñar esta forma es diseñar el número f de los planos. Hay una forma cerrada y aproximada de calcular estos perfiles. Una vez que lo tenga, puede reproducir los cambios de diseño que afectan el número f. El objetivo, recuerde, es mover el contenido de energía de la onda a frecuencias bajas, las que tampoco escuchamos. Esto se hace reduciendo la pendiente del aumento de presión inicial, recortando y aplanando el punto agudo de las olas, y alargando la presión en pulsos de presión más largos y suaves. Los detalles de afectar la pendiente inicial y la forma del pulso son complicados. Pero extraer la longitud del pulso para reducir el tono total del pulso es simple. Haz que la aeronave sea realmente larga para un volumen dado. El dominio de estas herramientas dará uso a las formas de pala que convencerán a los reguladores de aceptar supersónico terrestre, pero también tenemos que aceptar que todas estas formas serán menos eficientes en combustible que las formas elegantes y fuertes que tenemos hoy.

Answer 3

Una técnica que no eliminaría pero reduciría los auges sónicos es volar mucho más alto.

Cuanto más alto vayas, más delgado es el aire, las ondas de choque sónicas serían más débiles, por lo que a medida que penetran en el aire más denso, serán más difíciles de sentir.

El gran problema del viaje supersónico no es tanto el crucero, sino el ascenso / descenso a velocidades supersónicas.

El Concorde se volvió supersónico alrededor de FL330, donde el aire todavía es bastante denso. Aproximadamente 30% tan denso como a nivel de sello. En FL450, la densidad del aire ha bajado hasta el 17% del nivel del mar. En FL600 está por debajo del 8% de la densidad del nivel del mar.

Y si un avión supersónico pudiera volar subsónico hasta FL450, digamos que subir a Mach 0.9 y luego acelerar rápidamente a Mach 2+, y reducir la velocidad a Mach 0.9 en FL450 ayudaría sustancialmente a reducir las quejas del boom sónico (si se permitiera el vuelo supersónico sobre tierra). También ayudaría a fusionar el tráfico supersónico de ascenso / descenso con aviones subsónicos (que navegan a Mach 0.8+ en ese mismo rango de altitud). Los aviones generalmente no pueden volar por encima de FL430 de todos modos.

Pero el problema es que los motores pierden potencia con más altitud, lo que dificulta la aceleración en FL450 que en FL330. Sustancialmente así. Es posible superar esto escalando más de 4000 pies subsónicos y luego bajando rápidamente esa altitud de cambio de 4000 pies por velocidad (el SR71 en realidad lo hizo en su camino a Mach 3.0+).

Volar más alto también extiende la onda de choque sónico sobre un área de superficie más grande, aumentando el número de personas que lo sentirían, pero reduciendo aún más su intensidad en el suelo.

Además, al esperar más tiempo hasta acelerar a supersónico, podría ser posible crear corredores de aceleración / desaceleración supersónicos que eviten áreas densamente pobladas. Por ejemplo, utilizando los grandes lagos o las zonas desérticas al este de Los Ángeles.

Aún así, esa no es una solución perfecta. Puede que aún no sea aceptable. Los aviones supersónicos probables se limitarán primero a rutas oceánicas voladoras mientras demuestran que sus barreras sónicas inferiores son públicas (y los ambientalistas radicales estarán en contra de cualquier tipo de transporte supersónico por principio).

Answer 4

No puedes eliminar una onda de choque sónica. Eso es física pura y simple.

El aire se comprime cuando un objeto físico se mueve a través de él y a cierta velocidad el aire se comprime en una onda de choque. La única forma de evitar esa onda de choque sónica es ir más lento o más alto para que sea menos notable en el suelo.

Cualquier objeto físico que adhiera al avión para intentar mitigar la onda de choque producirá una onda de choque. No hay eliminación allí.

Solo puede intentar minimizar la onda de choque, mediante el diseño de las partes de los aviones que hacen que las ondas de choque sucedan. La nariz larga y puntiaguda, las alas de barrido alto y afiladas, sin protuberancias, etc. Hay algunos diseños experimentales que intentan dirigir la mayor parte de la ola hacia arriba, pero el jurado aún no está en eso.

Answer 5

Mientras que en la atmósfera terrestre, los auges sónicos son inevitables; Sin embargo, hay investigaciones que buscan suprimir y amortiguar el auge promedio.

La NASA ha realizado una investigación sustancial sobre el Proyecto de mitigación de Sonic Boom en 2005, que condujo a la introducción del Quiet Spike. Para este proyecto, los ingenieros del Centro de Investigación de Vuelo Dryden de la NASA montaron una plataforma de 24 pies. espiga en forma de lanza hasta la nariz de un F-15B. La espiga creó tres pequeñas ondas de choque que serían paralelas entre sí a medida que viajaban hacia el suelo. Las ondas de choque más pequeñas producen menos sonido en comparación con las ondas de choque típicas.

“Los investigadores demostraron que se pueden construir perfiles supersónicos para inducir el control de flujo laminar pasivo (LFC). Esto reduce o elimina el flujo cruzado turbulento en las alas que produce ondas de choque. En consecuencia, el objetivo de esta investigación es crear LFC en el ala que podría, en efecto, significa que el borde de ataque del ala permanecería subsónico durante el vuelo supersónico. La ausencia de un borde de ataque supersónico reduciría las ondas de choque y minimizaría las perturbaciones de flujo, produciendo un vuelo más estable y eficiente “.

Del otro lado de las cosas, Hypermach Aerospace LTD., Reino Unido, presentó un plan en 2011 para reducir las barreras sónicas mediante el uso de tecnología de reducción electromagnética en su avión Sonic Star. Los motores, diseñados por la compañía hermana de Hypermach, Sonic Blue Aerospace Inc., se llaman Supersonic Magnetic Advanced Generation Jet Electric Turbine (S-MAGJET). El motor combina una turbina propulsada por combustible de jet, generación de propulsión y energía eléctrica superconductora, y un sistema de campo de flujo de potencia magnética con una cámara de combustión de inyección anular de plasma iónico. El motor genera 30.5 megavatios (MW) de energía eléctrica a través de su generador de anillo de turbina eléctrica superconductor, así como 54,700 lb. de empuje. La mayor parte de la electricidad se usa para alimentar el ventilador de derivación, el compresor y la turbina. El exceso de electricidad, 7 MW, fluye a subsistemas eléctricos como tren de aterrizaje, aviónica y sistemas redundantes.

Fuente 1

fuente 2

Answer 6

Sí, primero comprenda la diferencia entre la masa gravitacional y la masa de inercia: son diferentes. La inercia es en realidad un efecto secundario de Lorentz Froce (!) Del campo de energía de punto cero en todas partes en el espacio-tiempo.

Crea una burbuja de 1G alrededor de tu nave, cancela tu masa gravitacional con propulsión electromagnética y vuela 7000 mph y gira a la izquierda 90 grados a 1G sin una explosión sónica.

Ver también el profesor de doctorado min 48 Thomas Valone:

Answer 7

Se cree que el Aerion AS2 resolvió este problema. Afirman que sobrevolará la velocidad del sonido con un sonido sónico mínimo o nulo.

Anunciaron $ 1.2B en pedidos en la última Conferencia NBAA (National Business Aircraft Association).

Hogar

Answer 8

A partir de ahora no, sin embargo, no se han realizado investigaciones recientes para resolver esta solución. Un diseño reciente del que me enteré fue en realidad un diseño biplano, muy interesante y honestamente bastante rudo, especialmente porque este diseño se originó en Alemania en 1935. Aquí está el enlace al artículo.

---

El regreso del biplano supersónico

Answer 9

Si.

Mediante una combinación de ajustar la forma aerodinámica y volar más alto, el efecto de “boom” se minimizaría o eliminaría en la superficie de la Tierra.

Answer 10

Sí y no, elaboraré cuando tenga acceso a una computadora, pero simplemente la intensidad se puede reducir pero no se puede detener.