NASA, az maliyetli ve yüksek hızlarda uçulabilen uçak yolculuğu için ticari engelleri aşabilecek az gürültülü süpersonik (ses hızını aşabilen) uçağın tasarımını yeniden devreye soktu.

İngiliz-Fransız ortak yapımı jet yolcu uçağı Concorde‘un ilk ticari uçuşunu yaptığı 40 yıl aradan sonra NASA, “ses duvarının aşıldığı an gerçekleşen sonik patlamayı” yaratan uçuş gösteri uçağının tasarımı için süpersonik uçak yolculuğunu yeniden gündemine taşıyarak bir sözleşme hazırlamaya karar verdi. Ne yazık ki Concorde son seferini yaptığı 2003 yılından sonra güncel teknolojiyi kullanmaması, bakım, onarım ve yakıt maliyetlerinin fazla olması yüzünden bir daha kullanılmamak üzere müzeye kaldırıldı. Asıl korkunç olansa 25 Temmuz 2000 tarihinde meydana gelen 113 kişinin ölümüyle sonuçlanan teknik arıza kaynaklı uçak kazasıydı.

Gürültü kirliliği nasıl azaltılacak?

NASA, X-Plane adıyla 1947 yılından beri 56 farklı uçak geliştirdi. Yeni tasarlanacak süpersonik uçak da NASA’nın Yeni Havacılık Ufuklar girişimindeki X-Plane serisinin ilk test modeli olacak ve Lockheed Martin şirketi önderliğindeki bir ekip tarafından dizayn edilecek. Modern ticari uçaklara kıyasla 3 kilometre daha yükselebilecek Quiet-SST adlı yeni tasarım, Concorde’a oranla yüzde 20 daha az ses üretecek.

Virginia’daki RRWN Havaalanı’nda eski NASA astronotu ve şuan NASA’da yönetici olan Charles Bolden girişimi duyururken “–hızlı bir seyahat uçağı geliştirilmesi ve daha verimli çalışan bir havacılık sistemini inşa ederken– süpersonik jeti daha çevreci, güvenli ve sessiz hale getirmek için çok çalışıyoruz… ve bu amaçla, bizim bir başka şirkete devredilen ajansımızın yüksek hız araştırmasının bir parçası olarak ses hızını aşan ilk insanlı uçak olan Bell X-1’de pilot Chuck Yeager’ın ses duvarını aştığından beri neredeyse 70 yıldan fazla bir zaman geçti, artık şimdi bu X-Plane mirasını daha sessiz süpersonik jet yolcu uçakları için yeni tasarımla taçlandırarak hedefimizi devam ettiriyoruz” ifadelerini kullandı.

NASA’nın Sessiz Süpersonik Teknoloji programı (QueSST), karar verilen sözleşme çatısı altında, “sonik patlama” olacağı sırada gürültü kirliliğini azaltmak için bir takım yollar arıyor.

Okyanus üzerinde gerçekleşen sonik patlamalardaki yerlerin sayısının sınırlandırılması, Concorde’nin zayıf bir noktası olduğunun kanıtıydı. Bu sınırlandırılma uçakların ticari başarısızlıkları için itimat edilemezdi.

Uzay ajansı’nın Ticari Süpersonik Teknolojileri Projesi’nde süpersonik bir “kalp atış sesi” oluşturarak –yumuşak bir güm sesi yerine yıkıcı bir patlama– süpersonik hızlarda uçabilen bir uçağı test edecek pilot için tasarım konseptlerini sunmak üzere endüstri ekipleri istendi.

NASA’nın Havacılık Araştırma Görevi ortak yöneticisi Jaiwon Shin: “Gelişen, inşa edilen ve uçuş testi yapılan sessiz bir süpersonik X-Plane bizim yolcu uçuşlarımız için süpersonik seyahatin başlatılmasında endüstrinin kararına olanak tanıyan bir sonraki mantıklı adımdır.” ifadesini kullandı.

Yeni tasarım yakıt kullanımını azaltacak

Lockheed Martin firması önderlik ettiği QueSST projesindeki yeni tasarım çalışmaları için 17 aylık bir sürede yaklaşık olarak toplam 20 milyon dolar ödenek alacakken, firma ise temel uçak gereksinimleri ve bir yeni uçak tasarımı geliştirecek ve konsept formülasyonu ve planlama özelliklerine sahip destekleyici dökümantasyonu sağlayacak. Projenin sonunda firmadan yeni uçağın tasarımı için yapılan çalışmaların sonuçlarının bulunduğu verileri iletmesi istenecek.

Bu dökümantasyonlar QueSST jetinin detaylı tasarımını, inşasını ve testini hazırlamak için kullanılacak. Bu yeni tasarımın performansının ayrıca analitik ve rüzgar tüneli doğrulamasından geçmesi gerekli.

NASA’nın 10 yıllık Yeni Havacılık Ufuklar girişiminin geleneksel tüp kanatlı uçak şeklinden farklı uçak tasarımında yakıt kullanımı, emisyonların ve gürültünün azaltılmasında iddialı hedefleri var gibi görünüyor. Hava aracının ortaya çıkardığı ses hızını aşan şok dalgaları ise ince ve uzun burunlu tasarımla etkisiz hale getirilmeye çalışılacak. NASA’nın bu yarışda Japonya Uzay Araştırma Ajansı ve özel sektörlerdeki bazı şirketler gibi rakipleri bulunuyor.

ABD’de halen askeri hava koridorları dışında süpersonik uçuş yapmanın yasak olduğunu da belirtelim.

NASA deneysel uçaklarını 2020 yılına kadar bitirmeyi hedefliyor olsada henüz süpersonik uçaklarla tekrar seyahat edebilmek için birkaç sene daha beklememiz gerekecek.

Sonik patlama dediğimiz şey nasıl oluşuyor?

Bir uçak havadayken havayı çarpıp sıkıştırarak ses hızındayken önünde ve arkasında basınç dalgaları oluşturur. Bu dalgalar bir teknenin arka tarafındaki su hareketleri ve yay dalgalarına benzer.

Uçak ses hızına yaklaşırken, ön ve arkadaki basınç dalgalarının uçağın gerisinde kalarak birbiri üzerine birikmesi bize tek bir şok dalgası halinde görünmesine sebebiyet verir.

Şok dalgası uçağın burun kısmında başlar ve uçağın arka tarafına doğru devam ederken yaydığı dalgalar bir koni içinde gibi görünerek yol alır ve buna mach konisi denir. Dalgalar, mach konisinde birikerek genliği yüksek bir basınç dalgası oluşturur ve bu dalga, gözlemciye ulaştığında yüksek sesli bir patlama olarak duyulur.

Uçak normal konumuna geçtikten sonra havaya karşı aniden dönen hava basıncının takibiyle burun kısmında bir itici güç oluşturarak ilk ani hava basıncınında yükselmesiyle patlama meydana gelir ve tüm gürültü bir hava tsunamisinin içerisine sıkışmış olur.

Ortaya büyük bir gürültü çıkmasının nedeni tüm o sesin tek seferde bir çarpma etkisi göstermesinden kaynaklanıyor. Aslında söylemek gerekirse burada iki tane patlama etkisi var, birisi uçağın burnunda ve diğeri ise kuyruğunda, ama bu iki patlama gözlemci üzerinden aynı anda geçtiklerinden ötürü neredeyse farklı olarak bir başka ses algılanmaz.

Ses duvarını delmek

Bir uçak ses duvarını açtığında, bazen sonik patlama olduğu sırada alışılmadık bir bulut görebilmek mümkün olabilir.

Bilim insanları bu bulutun tam olarak nasıl oluştuğundan emin değiller ama teorik olarak uçağın hava basıncında bir düşüş meydana geliyor ve böylece nemli hava, su damlacıkları oluşturmak için orada yoğunlaşıyor.

1 Mach olarak da bilinen ses hızı, deniz seviyesinde ve 20 °C sıcaklıkta yaklaşık 1,225 km/sa’dir.

Aşağıda ses duvarını aşan jetlerden bir derleme size bir sonik patlamanın hacmi ve sesi hakkında bir fikir verebilir.