Lockheed Martin X-59

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X-59

Low-Boom Flight Demonstrator
Typ Experimentalflugzeug
Entwurfsland

Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten

Hersteller Lockheed Martin
Erstflug nach 2023[1]
Die X-59 nach der Fertigstellung im Dezember 2023 vor der Übergabe an die NASA und der offiziellen Vorstellung am 12. Januar 2024

Die Lockheed Martin X-59 QueSST (für „Quiet Supersonic Transport“) ist ein von der NASA beauftragter und im Bau befindlicher Technologieerprobungsträger zur Entwicklung eines leisen überschallschnellen Passagierflugzeugs. Der Rollout fand Mitte Januar 2024 statt.

Hintergrund

1964 führte die U.S. Air Force im Auftrag der Federal Aviation Agency insgesamt 1253 Messflüge zur Erhebung der Lärm-Toleranz der Bevölkerung durch, täglich acht Überschallflüge über der Stadt Oklahoma City. In Befragungen gaben etwa drei Viertel der Befragten an, sich an acht Flüge pro Tag gewöhnen zu können. Dennoch wurde ziviler Überschallflug über den USA im Jahr 1973 verboten.[2][3]

Das ab 2001 unternommene Projekt SAI Quiet Supersonic Transport des Unternehmens SAI zur Entwicklung eines Überschall-Geschäftsreiseflugzeuges wurde 2010 ohne Erfolg abgebrochen. 2003 führte die NASA mit der Shaped Sonic Boom Demonstration ein zweijähriges Programm durch, um zu demonstrieren, dass die Schockwelle eines Flugzeugs und der begleitende Überschallknall geformt und damit reduziert werden können.[4]

Die X-59 ist das erste bemannte Erprobungsflugzeug der X-Reihe seit über 30 Jahren für die NASA.[5][6][7]

Versuchsflugzeug

Projektziel des Low Boom Flight Demonstrator ist die empirische Bestätigung von Computerberechnungen zu Überschallreiseflügen über Land und deren Schallpegeln. Die X-59 soll auch Gemeinwesen in den USA im Überschallflug überfliegen zur Erhebung der öffentlichen Meinung. Diese Daten sollen den Flugaufsichtsbehörden der USA sowie weiterer Länder zur Verfügung gestellt werden. Anstelle eines lauten Überschallknalls soll am Boden weniger als 75 Dezibel oder nicht mehr als ein Geräusch vergleichbar mit dem Zuschlagen einer Autotür ankommen.[8][9][10]

Für Messungen der Schockwellen der X-59 in der Luft ist eine McDonnell Douglas F-15 der NASA vorgesehen. Sie muss dazu in exakt vordefinierten Abständen zur X-59 fliegen.[11]

Geschichte

Im Februar 2016 schloss die NASA mit Lockheed Martin einen ersten Vertrag zur Entwicklung eines Überschall-Versuchsflugzeugs.[12] Das Auftragsvolumen für das Projekt umfasst 247,5 Millionen Dollar.[9]

Im Herbst 2019 fand ein Critical Design Review statt, der die Gültigkeit der Annahmen des Entwurfes bestätigte, worauf im Dezember 2019 die Endmontage freigegeben wurde.[5] Im Januar 2020 veröffentlichte die NASA ein Foto, das die Flügelstruktur des Flugzeugs in ihrem Montagerahmen zeigte[13] und im Dezember wurde der Flügel beplankt. Ende August 2020 war die Lieferung von zwei Triebwerken durch General Electric erfolgt.[14] Für Windkanal-Tests wurde im Dezember 2020 eine Vereinbarung mit der Japan Aerospace Exploration Agency getroffen. Die Daten aus den Windkanaltests sollen auf diese Weise verglichen werden.[15] Die Grundstruktur des Rumpfes wurde im Juni 2021 in den sogenannten Skunk Works von Lockheed Martin in Palmdale, Kalifornien fertiggestellt.[16][17] Im November 2021 gab Lockheed den Abschluss der Montage in Palmdale, Kalifornien bekannt. Der Transport nach Fort Worth in Texas für den Einbau des Triebwerks und für Belastungstests erfolgte im Dezember 2021,[18][19] am 18. April 2022 war das Flugzeug zurück in Kalifornien[20] und im Juni 2023 wurde das fertig montierte Flugzeug für Bodentests aus der Produktionshalle gezogen.[17]

Die offizielle Vorstellung (Rollout) durch die NASA und Lockheed Martin fand am 12. Januar 2024 (Ortszeit) in Palmdale statt.[21] Ab 2025 sollen die Testflüge über bewohntem Gebiet in den USA durchgeführt werden.[17]

Konstruktion

Dreiseitenansicht

Die Hauptstruktur der X-59 besteht aus Aluminium. Für die Ruder und die Tragflächenbeplankungen werden Verbundwerkstoffe verwendet und in den Hochtemperaturbereichen des Leitwerks Titan. Zur Kosteneinsparung wurden das Fahrwerk der General Dynamics F-16, das Cockpit der Northrop T-38 und das Lebenserhaltungssystem der F-15 übernommen.[1]

Neu an der X-59 sind vor allem die Form der Tragflächen und weitere Einzelheiten zur Vermeidung von Stoßwellen. Der Vermeidung von Schock- oder Stoßwellen an der Nase dient der extrem lange Vorderrumpf. Eine Cockpithaube würde ebenfalls starke Stoßwellen erzeugen. Darum ragt das Cockpit der X-59 nicht über den Vorderrumpf hinaus. Neben den Fenstern mit Blick nach den Seiten und oben bietet das Cockpit dem Piloten für die Sicht nach vorn eine „virtuelle Frontscheibe“:[22] Das Außenbild wird dabei von einem Kamera- und Anzeigesystem ins Cockpit übertragen („eXternal Vision System“ [XVS]).

Die Minimierung der Schockwellen ist auch abhängig von der Form der Flügel. Die Oberfläche der Tragflächen, welche eine ausgeklügelte Lastverteilung haben, soll sich unter der Belastung während des Fluges nicht ändern und so stets Wellen gegen unten vermeiden. Zum selben Zweck sind alle außenseitigen aerodynamischen Störungen auf der Oberseite des Flugzeugs angeordnet. Auch der Lufteinlauf des Triebwerks und das System für den Kabinendruck, die -temperatur und Luftverteilung befinden sich zwecks Abschirmung von Schockwellen oberhalb des Flügels.[23][17] Unter dem Triebwerksauslass soll eine verlängerte Struktur des Unterrumpfes („aft deck“) die Ausbreitung von Wellen nach unten abschirmen.[9][24]

Der Nachteil des stark an der Lärmvermeidung ausgerichteten Designs der X-59 ist neben der schlechten Sicht nach vorn ein hoher Anstellwinkel bei Start und Landung.[17] Außerdem ist eine sehr hohe Bauqualität erforderlich.[25]

Technische Daten

Kenngröße Daten (geplant)[26]
Länge 96,7 ft (29,5 m)
Spannweite 29,5 ft (9 m)
Höhe 14 ft (4,3 m)
Startmasse 32.300 lb (ca. 14.700 kg)
Höchstgeschwindigkeit Mach 1,5 bzw. 990 mph (ca. 1.590 km/h)
Reisegeschwindigkeit Mach 1,42 bzw. 940 mph (ca. 1.510 km/h) in 55.000 ft (ca. 16.800 m)
Triebwerk ein General Electric F414
Commons: Lockheed Martin X-59 QueSST – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
  • X-59. In: Products. Lockheed Martin, abgerufen am 14. Januar 2024 (englisch, Produktseite der X-59): „One Step Closer to Flight: Critical Testing“

Einzelnachweise

  1. ↑ a b Patrick Hoeveler: NASA verschiebt X-59-Erstflug. In: flugrevue.de. 13. Oktober 2023, abgerufen am 16. Oktober 2023.
  2. ↑ The New Supersonic Boom Aeronautical engineers strive for a fresh start two decades after Concorde’s demise, spectrum, 16. August 2021
  3. ↑ Boom and Bust, slate.com, 29. Juli 2014
  4. ↑ NASA: NASA's Sonic Boom Research Takes 'Shape', abgerufen am 13. Januar 2024
  5. ↑ a b NASA’s X-59 Quiet Supersonic Research Aircraft Cleared for Final Assembly, NASA Mitteilung, 16. Dezember 2019
  6. ↑ Gelingt der Mauerfall aufs Neue?, Flugrevue, 13. Februar 2021: „das erste bemannte X-Flugzeug seit mehr als 30 Jahren“
  7. ↑ Production of NASA’s new X-59 supersonic jet continues amid coronavirus outbreak, space.com, 30. März 2020
  8. ↑ Flugtests mit der X-59 im nächsten Jahr, Cockpit, 9. Juni 2020
  9. ↑ a b c NASA and Lockheed to begin X-59 supersonic jet tests in 2021, Flightglobal, 8. Juni 2020
  10. ↑ Low-Boom Flight Demonstration Overview, NASA: „The Low-boom Flight Demonstration mission has two goals: 1) design and build a piloted, large-scale supersonic X-plane with technology that reduces the loudness of a sonic boom to that of a gentle thump; and 2) fly the X-plane over select U.S. communities to gather data on human responses to the low-boom flights and deliver that data set to U.S. and international regulators.“
  11. ↑ Perfecting Alignment: NASA Tests System for Aircraft Positioning in Supersonic Flight, NASA, 19. Mai 2021
  12. ↑ Jim Banke: NASA Moves to Begin Historic New Era of X-Plane Research. NASA, 22. April 2016, archiviert vom Original am 27. Februar 2017; abgerufen am 19. November 2021 (englisch): „QueSST aims to fix something the X-1 first introduced to the flying world nearly 70 years ago – the publicly annoying loud sonic boom.“
  13. ↑ Lillian Gipson: X-59 QueSST Wing Assembly. NASA, 21. Januar 2020, abgerufen am 21. Januar 2020 (englisch): „[…] will fly for the first time in 2021“
  14. ↑ GE ships two F414s to NASA as X-59 demonstrator progresses, flightglobal, 27. August 2020
  15. ↑ NASA and JAXA to Work Together on Testing X-59 Model, NASA, 17. Februar 2021
  16. ↑ Der leise Überschallflieger nimmt Gestalt an, aerotelegraph.com, 11. August 2021
  17. ↑ a b c d e Patrick Zwerger: Die X-59 QueSST rollt im Laufstall Richtung Erstflug. In: flugrevue.de. 10. Juli 2023, abgerufen am 19. Juli 2023.
  18. ↑ NASA’s X-59 Quiet Supersonic Test Jet Spotted On A Trailer Heading To Texas. 23. Dezember 2021
  19. ↑ NASA’s X-59 quiet supersonic jet reaches major wing milestone, aero-mag, 15. Dezember 2020
  20. ↑ NASA’s supersonic aircraft X-59 successfully completes its critical ground tests. 19. April 2022
  21. ↑ Überschall-Forschungsflugzeug vorgestellt. In: flugrevue.de, 13. Januar 2024 (abgerufen am 13. Januar 2024).
  22. ↑ Testing of X-59 Virtual Forward Window Successful, NASA, 26. August 2019
  23. ↑ View of NASA’s X-59 Engine Inlet, NASA, 13. Mai 2021
  24. ↑ Leiser NASA-Jet nimmt Form an, Flugrevue, 20. Januar 2020
  25. ↑ Die Überschall-Blindschleiche, Flugrevue, 13. November 2021
  26. ↑ Jim Banke: New NASA X-Plane Construction Begins Now. NASA, 3. April 2018, abgerufen am 19. Dezember 2019 (englisch): „The new X-plane’s mission: provide crucial data that could enable commercial supersonic passenger air travel over land.“
Experimentalflugzeuge der USA

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