超音速ビジネスジェット旅行：ガルフストリームとNASAがソニックブームを調査したとき

静かなスパイクは、ガルフストリーム航空宇宙とNASAのドライデンフライトリサーチセンターの間の合同研究プログラムでした。 2人のパートナーは、超音波クルーズフライトによって作成された衝撃波に関連するソニックブームの抑制を調査するために手を組みました。

ソニックブームは大量の音響エネルギーを生成し、小さな構造に損傷を与える可能性があります。ソニック波の連続的な効果は、ブーム生成航空機の背後にある円錐形の形状に位置する特定の領域でポジショナーに衝撃を与えます。人口の多い地域の上に作成されたソニックブームは、騒音のために人々の幸福に影響を与える可能性があります。

超音速ビジネスジェットの市場は存在しますが、連邦航空局（FAA）の規制は、民間航空機が人口密集地域の上にソニックブームを引き起こすことを禁止しています。プロジェクトの静かなスパイクは、超音速航空機のソニックブームを減衰または柔らかくして、新世代の超音速民間航空機の開発を可能にします。

静かなスパイク

プログラムの目標

今日のビジネスジェットクルーズスピード	将来の超音速クルーズビジネスジェット
マッハ0.85	マッハ1.8

環境上の考慮事項	将来のビジョン
ブームの過圧	陸路の超音速飛行には受け入れられます
離陸排出	ICAOはマージンで制限されます
クルーズ排出	最小影響
空港の騒音	少なくとも10dBマージンのステージ4

静かなスパイクプログラムには、F-15B航空機の前方胴体に取り付けられた特殊なノーズコーンフェアリングが含まれていました。超音速輸送便（マッハ1以上）の過密領域を可能にするためのテクノロジーを開発することを目的としました。

写真：NASA/CARLA THOMAS |ウィキメディアコモンズ

主な機器とメカニズム

• 6フィートの長さのノーズコーンフェアリング
• 拡張可能なスパイク
  • 格納式の長さ：14.15フィート
  • 拡張された長さ：24.31フィート
  • 重さ：450ポンド
  • 添付ファイル：F-15BレーダーサポートバルクヘッドでのF-15B前方胴体
• 電動ケーブルとプーリー

によるとNASAのレポート、

「Quiet SpiketMは、Gulfstream Aerospace Corporation（GAC）（ジョージア州サバンナ）によって開発された技術的概念であり、衝撃波を減衰させることにより、超音速ビジネスジェットサイズの航空機のソニックブームを柔らかくする方法として、航空機の前から伸びるスパークを伸ばす一連のより小さな衝撃波に減衰させる方法です。」

「主なプログラムの目標は、飛行データを収集して、マッハ1.8までのスパイク構造ダイナミクスとロードモデルを確認し、モーフィング胴体の技術的実現可能性を検証することでした。」

測定とメカニズム

Gulfstream Aerospace and Dryden Flight Research Center（DFRC）は、拡張可能なスパイクのハーフスケールバージョンを共同で設計し、NASA DFRC -15Bの鼻に取り付けました。地上および飛行試験が実施され、飛行前および飛行後の飛行データが収集されました。飛行試験は、限られた飛行エンベロープ内で、マッハ1.8までに実施されました。

写真：NASA/CARLA THOMAS |ウィキメディアコモンズ

DFRCは、空気データのキャリブレーション、エアロボ弾力性クリアランス、構造的ダイナミクス、空力、および安定性と制御を実行しました。また、代理店は、主に実験結果を検証し、航空機の性能に対するスパイクの影響を推定するために、設計の計算流体力学（CFD）モデリングを実施しました。

静かなスパイクメカニズム

• 拡張可能なノーズスパイク
• 一連の弱いショックを生成します
• 互いに平行に伝播します
• 鋭い亀裂を静かなささやきに変換します

最初の特許取得済みの静かなスパイクソニックブームミティガーターフライトは、2006年10月22日に行われ、大きなマイルストーンを達成しました。スパイクされたノーズコーンを使用した地上試験は、実際のフライオフの前に数ヶ月前に進みました。 NASA F-15B航空機はMACH 1.2を達成し、静かなスパイクが設計どおりに動作しました。

写真：FAA

飛行中、プローブは最大位置に延長され、65分間のテスト飛行の位置にとどまりました。フライトデータは飛行中に記録され、ほとんどが45,000フィートで発生しました。ヘンネのガルフストリームでのプログラム、エンジニアリング、およびテストの上級副社長は、述べて成果についての興奮を示しました。

「静かなスパイクが超音速で設計されているように機能し、困難なく拡張され撤回されたという事実は、より適切なプラットフォームにマウントされたときにソニックブームを減らすかどうかを確認するという目標に一歩近づきます。」

超音速輸送飛行に一歩近づいていますか？

連邦航空局（FAA）は、静かなスパイクプロジェクト（QSJ）で得られた結果を、従来の超音速ビジネスジェット（SBJ）とコンコルドの圧力傾向と比較しました。静かなスパイクを設置すると、はるかに滑らかな圧力波が生成されます。さらに、波の振幅は、下の画像に示すように、コンコード飛行で得られたものの半分です。

写真：FAA

従来のスパイクノーズコーンのデザインを比較すると、静かなスパイクは、スパイクが生成するための追加の表面積を提供し、段階的な伝播をもたらします。ブームの署名は、レドームと翼間領域に近づき、ノイズを減らす前に減衰します。

近い

下の画像は、Concordeの94 dBブームサウンドと比較して、静かなスパイクがブームサウンドレベルを35 dB以上減らしたことを示しています。従来のSBJはブームサウンドをわずかに86dBに減らしますが、非常にスパイクは約54 dBになります。

写真：FAA

結論

これは、超音速輸送飛行に関連するすべての課題に対処するわけではありませんが、陸上飛行に対するソニックブームの影響を最小限に抑えるための一歩先を行くことです。調査によると、スパイクの存在がそれに影響を与える可能性があるため、エアデータプローブと攻撃角コーンの位置での気流の影響を理解するために、より多くのテストが保証されていると述べました。

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