Nota del editor: Editado el 16 de abril de 2025, para señalar que la sonda de campo medio estaba en desarrollo en el momento en que se escribió este artículo. Además, el avión de investigación F-15D de la NASA está sirviendo como portador principal de la sonda, mientras que el F-15B está designado como avión de reserva.
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La NASA pronto pondrá a prueba los avances realizados en una herramienta clave para medir los singulares ‘golpes sónicos’ que su avión supersónico silencioso de investigación X-59 producirá durante el vuelo.
Una sonda de detección de impactos es una sonda de datos de aire en forma cónica desarrollada con características específicas para capturar las singulares ondas de choque que producirá el X-59. Investigadores del Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la NASA en Edwards, California, diseñaron dos versiones de la sonda para recopilar datos precisos de presión durante el vuelo supersónico. Una versión de la sonda está optimizada para mediciones de campo cercano, capturando las ondas de choque que se producen muy cerca de donde las generará el X-59. La segunda versión de la sonda de detección de impactos, aún en desarrollo, medirá el centro del campo, recopilando datos a altitudes de entre 5.000 y 20.000 pies por debajo del avión.
Cuando un avión vuela a velocidades supersónicas, genera ondas de choque que viajan a través del aire circundante, produciendo fuertes estampidos sónicos. El X-59 está diseñado para desviar esas ondas de choque, reduciendo los fuertes estampidos sónicos a golpes sónicos más silenciosos. Durante los vuelos de prueba, un avión F-15B con una sonda de detección de impactos acoplada a su morro volará con el X-59. La sonda, de aproximadamente 1,80 metros (6 pies), recolectará continuamente miles de muestras de presión por segundo, captando los cambios de presión del aire mientras vuela a través de ondas de choque. Los datos de los sensores serán vitales para validar los modelos informáticos que predicen la fuerza de las ondas de choque producidas por el X-59, la pieza central de la misión Quesst de la NASA.
“Una sonda de detección de impactos actúa como fuente de la verdad, comparando los datos previstos con las mediciones del mundo real”, dijo Mike Frederick, investigador principal de la NASA para la sonda.
Para la sonda de campo cercano, el F-15B volará cerca del X-59 a su altitud de crucero de aproximadamente 18.000 metros (55.000 pies), utilizando una configuración de “seguir al líder” que permitirá a los investigadores analizar ondas de choque en tiempo real. La sonda de campo medio, destinada para misiones separadas, recopilará datos más útiles a medida que las ondas de choque viajen más cerca al suelo.
La capacidad de las sondas para captar pequeños cambios de presión es especialmente importante para el X-59, ya que se espera que sus ondas de choque sean mucho más débiles que las de la mayoría de los aviones supersónicos. Al comparar los datos de las sondas con las predicciones de modelos de computadora avanzados, los investigadores pueden evaluar con mayor precisión.
“Las sondas tienen cinco puertos de presión, uno en la punta y cuatro alrededor del cono”, explica Frederick. “Estos puertos miden los cambios de presión estática a medida que el avión vuela a través de las ondas de choque, lo que nos ayuda a comprender las características de choque de un avión en particular”. Estos puertos combinan sus mediciones para calcular la presión local, la velocidad y la dirección del flujo de aire.
Los investigadores pronto evaluarán actualizaciones de la sonda de detección de impactos de campo cercano a través de vuelos de prueba, en los que la sonda, montada en un F-15B, recopilará datos persiguiendo a un segundo F-15 durante un vuelo supersónico. Las actualizaciones de la sonda incluyen la colocación de los transductores de presión – dispositivos que miden la presión del aire en el cono – a sólo 5 pulgadas de sus puertos. Los diseños anteriores colocaban esos transductores a casi 3 metros (12 pies) de distancia, lo que retrasaba el tiempo de grabación y distorsionaba las mediciones.
La sensibilidad a la temperatura de los diseños anteriores también presentó un desafío, ya que provocó fluctuaciones en la precisión cuando cambiaban las condiciones. Para solucionar esto, el equipo diseñó un sistema de calefacción para mantener los transductores de presión a una temperatura constante durante el vuelo.
“La sonda cumplirá los requisitos de resolución y precisión de la misión Quesst”, afirmó Frederick. “Este proyecto muestra cómo la NASA puede tomar tecnología existente y adaptarla para resolver nuevos desafíos”.
