En lo alto del desierto de Mojave, dos aviones de investigación F-15 de la Nasa realizaron una serie de vuelos a lo largo de mayo para validar herramientas diseñadas para medir y registrar las ondas de choque que producirá el silencioso avión experimental supersónico X-59 de la agencia.
Los F-15, con las herramientas de grabación, volaron a una velocidad superior a la del sonido, en consonancia con las condiciones en las que se espera que vuele el X-59. El X-59 es la pieza clave de la misión Quest de la Nasa para recopilar datos que puedan facilitar el vuelo supersónico comercial silencioso sobre tierra.
El equipo responsable de la exitosa serie de vuelos de prueba opera bajo el proyecto Schlieren, Medidas Aerotransportadas y Operaciones de Alcance para Quesst (SCHAMROQ) en el Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la Nasa en Edwards, California. Allí, desarrollaron herramientas que medirán y visualizarán las singulares ondas de choque del X-59 cuando vuela a Mach 1,4 y a altitudes superiores a los 15.000 metros. En un avión supersónico típico, estas ondas de choque producirían una explosión sónica. Pero gracias al diseño y las tecnologías del X-59, solo generará un leve ruido sordo.
Cheng Moua, director de proyectos de ingeniería de SCHAMROQ, describió la campaña de vuelo de validación como «un ejercicio de graduación: reúne todas las piezas en su configuración final y demuestra que funcionarán».
La Nasa comenzó a desarrollar las herramientas hace años, impulsada por la llegada de uno de los dos F-15, un F-15D de la Fuerza Aérea estadounidense, un avión táctico entregado sin instrumentación de investigación. “Apareció como una antigua máquina de guerra sin un sistema de instrumentación con capacidad de investigación: sin telemetría, sin video HD, sin grabación de datos”, dijo Cheng. “Ahora es una plataforma de investigación completamente instrumentada”.
Herramientas clave
El equipo utilizó ambos F-15 para validar tres herramientas clave:
– Un dispositivo de medición de ondas de choque llamado sonda de detección de choque de campo cercano.
– Una capacidad de guía conocida como Sistema de Navegación Geoespacial Integrado de Ubicación Aerotransportada.
– Un sistema de fotografía Schlieren aerotransportado que permitirá capturar imágenes que hagan visibles los cambios de densidad en el aire provocados por el X-59.
Antes de la llegada del F-15D, Armstrong contaba con el segundo F-15 que voló durante esta campaña: un F-15B, normalmente utilizado para probar equipos, entrenar pilotos y apoyar otros proyectos de vuelo. El proyecto SCHAMROQ utilizó las dos aeronaves para completar con éxito «vuelos con dos aeronaves», una serie de pruebas de vuelo con dos aeronaves simultáneamente. Ambas aeronaves volaron en formación, portando sondas de detección de choques de campo cercano, y recopilaron datos mutuamente para probar las sondas y validar las herramientas en condiciones reales. Los datos ayudan a confirmar cómo se forman y evolucionan las ondas de choque durante el vuelo.
Para la misión Quest, el F-15D liderará la recopilación de datos mediante la sonda a bordo, mientras que el F-15B servirá como respaldo. Al volar detrás del X-59, la sonda ayudará a medir pequeños cambios de presión causados por las ondas de choque y validará las predicciones realizadas años atrás, cuando se creó el diseño del avión.
Cámaras
Los sistemas de fotografía Schlieren a bordo de los F-15 proporcionarán a los investigadores de Quest datos cruciales. Otras herramientas, como las simulaciones por computadora que predicen el flujo de aire y las pruebas en túnel de viento, son útiles, pero las imágenes Schlieren muestran el flujo de aire real, especialmente en zonas difíciles como el motor y la entrada de aire.
Para que el sistema funcione correctamente, las dos aeronaves deberán posicionarse con precisión durante los vuelos de prueba. Sus pilotos utilizarán una herramienta de software desarrollada por la Nasa llamada Sistema de Navegación Geoespacial Integrado de Localización Aérea (ALIGNS).
“ALIGNS funciona como un sistema de guía para los pilotos”, dijo Troy Robillos, investigador de la Nasa que dirigió el desarrollo de ALIGNS. “Les muestra dónde posicionar la aeronave para sondear una onda de choque en un punto específico o para obtener la geometría correcta para la fotografía Schlieren”.
El sistema Schlieren implica una cámara portátil de alta velocidad con una lente telescópica que captura cientos de cuadros por segundo y visualiza los cambios en la densidad del aire, pero sólo si puede utilizar el sol como telón de fondo.
