Après son premier vol en octobre dernier, le démonstrateur supersonique X-59 de la NASA est désormais partiellement démonté au Armstrong Flight Research Center de l’agence, dans le désert californien.
Là-bas, les travailleurs ont retiré des dizaines de panneaux de fuselage de l’avion d’essai au nez effilé afin de pouvoir effectuer de multiples inspections avant de reprendre, dès ce printemps, un programme d’essais en vol prévu en trois phases.
C’est ce qu’affirme Catherine Bahm, chef de projet du démonstrateur de vol à flèche basse de la NASA, qui décrit le programme comme étant en bonne voie et qualifie le premier vol du 28 octobre d’« à peu près aussi bon que ce à quoi on pourrait s’attendre ».
Lockheed Martin, en collaboration avec la NASA, a développé le démonstrateur X-59 Quiet Supersonic Technology (Quesst) sur son site Skunk Works adjacent à l’aéroport US Air Force Plant 42 à Palmdale, en Californie.
Pour le vol inaugural, le X-59 a décollé de l’usine 42 et a volé pendant 67 minutes avant d’atterrir à proximité d’Edwards AFB, qui abrite le centre Armstrong de la NASA, où le X-59 est maintenant basé.
DÉNUDER
« Nous avons effectué des inspections importantes qui étaient nécessaires après (le) premier vol, notamment en retirant l’empennage inférieur » situé sous le moteur unique de l’avion, explique Bahm.
Les travailleurs doivent également retirer le moteur – un GE Aerospace F414-GE-10 d’une poussée de 22 000 lb (98 kN) – pour permettre les analyses après vol requises par GE qui incluent des inspections par endoscope.
L’équipe NASA-Lockheed utilise également les temps d’arrêt pour effectuer des tâches précédemment reportées, notamment le retrait des capteurs derrière le moteur utilisés lors des tests au sol qui ne sont plus nécessaires, explique Bahm. « En raison de toutes les inspections et des travaux différés, nous avons actuellement environ 75 panneaux retirés de l’avion. »
L’équipe a développé le X-59 pour démontrer que les jets supersoniques n’ont pas besoin de produire des bangs soniques extrêmement perturbateurs. La NASA s’attend à ce que le X-59 produise un « bruit sourd » (comme une « portière de voiture qui claque à proximité ») grâce à des caractéristiques telles qu’un fuselage mince, un moteur monté sur le dessus du fuselage et un « pont » sous la tuyère du moteur affectant la façon dont les ondes de choc fusionnent.
L’entreprise espère que les performances du X-59 persuaderont la Federal Aviation Administration d’assouplir son interdiction des vols civils supersoniques terrestres, ouvrant ainsi la voie à une nouvelle ère de transport de passagers supersoniques. Plusieurs entreprises privées poursuivent également des ambitions civiles supersoniques, notamment le développeur d’avions Boom Supersonic. La viabilité de tels efforts reste incertaine en raison du coût, de la complexité et de la demande incertaine du marché.
Le premier vol du X-59 a eu lieu avec plusieurs années de retard – à un moment donné, la NASA visait à franchir cette étape en 2021. Les retards sont dus à la pandémie de Covid-19 et à des obstacles techniques, notamment un problème de commande de vol découvert en 2023 lié à l’élasticité de l’aéro-servo – l’interaction entre les structures flexibles de l’avion, les forces aérodynamiques et les systèmes de contrôle.
Les mêmes caractéristiques destinées à adoucir la flèche du X-59 – son fuselage en forme de crayon – le rendent intrinsèquement instable, ont déclaré des responsables de la NASA. Pour assurer la stabilité, Lockheed a doté le X-59 d’un système de commandes de vol numérique à pleine autorité qui effectue des ajustements continus en fonction des retours des capteurs.
«C’est un avion supersonique, mais ce n’est pas un avion très maniable», explique Bahm. Les ingénieurs ont spécialement conçu le X-59 pour effectuer une mission unique : voler « à plat et en palier » à Mach 1,4 et à 55 000 pieds.
Lors du premier vol, le pilote d’essai de la NASA, Nils Larson, a piloté le X-59 à seulement environ 200 nœuds (370 km/h) et 12 000 pieds. « Notre pilote d’essai a dit que le premier vol était ennuyeux », explique Bahm, ajoutant que la sortie s’est parfaitement déroulée.
Cela ne veut pas dire qu’il n’y a pas eu de contretemps.
Lors de l’atterrissage, le système de commandes de vol de l’avion n’a pas réussi à passer immédiatement du mode air au mode sol, probablement en raison d’un atterrissage « très doux » mal enregistré par un système composé d’un interrupteur de poids sur roues et d’une minuterie associée. L’équipe résoudra ce problème avec des mises à jour logicielles avant le deuxième vol du X-59, a déclaré Bahm. « Si vous regardez les vidéos de l’atterrissage, vous pouvez voir (X-59) planer un peu puis atterrir… Cela ne rend pas l’opération dangereuse. »
De plus, une connexion défectueuse pendant le vol a incité un capteur d’oxygène à émettre des avertissements erronés – un problème décrit par Bahm comme n’étant guère plus qu’une « nuisance ».
AXÉ SUR LA STABILITÉ
Le premier vol a permis à la NASA et à Lockheed d’évaluer tous les principaux systèmes. Mais ils se sont particulièrement concentrés sur le système de commandes de vol du X-59, ses qualités de vol et sa dynamique structurelle. Ils ont réalisé trois « blocs de tests intégrés » – des évaluations impliquant une « combinaison de manœuvres du système de commandes de vol et de tests structurels », explique Bahm. Ils ont piloté chaque bloc de test à 12 000 pieds mais à des vitesses différentes.
« Il y a encore certaines zones du domaine d’essai en vol où nous avons des questions sur la robustesse du système de contrôle et l’interaction avec la structure, potentiellement dans certaines régions… du domaine de vol », ajoute-t-elle.
Une fois les inspections après vol terminées, l’équipe reconstruira le X-59, puis « régressera les systèmes individuels que nous avons testés ou modifiés, puis régressera l’avion dans son ensemble », ce qui nécessitera un autre fonctionnement du moteur, explique Bahm. Elle s’attend à ce que le X-59 décolle à nouveau au « début du printemps ».
La première phase d’essais en vol durera environ un an et impliquera une expansion de l’enveloppe, l’équipe travaillant à voler à Mach 1,4 et 55 000 pieds, explique Bahm. Elle refuse d’estimer le nombre de vols d’essai que l’équipe pourrait effectuer, mais affirme que chaque vol durera entre 1 et 1,5 heure.
Après la première phase, la NASA prévoit de devenir propriétaire du X-59 de Lockheed avant de lancer la deuxième phase de tests en vol, qui devrait durer de six à neuf mois et impliquer une « validation acoustique », c’est-à-dire cartographier la signature de pression du X-59 et confirmer qu’il répond aux attentes.
La NASA utilisera des microphones au sol pour collecter des données de pression et mettra en service deux autres avions de la NASA au nom du X-59, dont un Boeing F-15 équipé d’une sonde de détection de pression.
L’équipe prévoit de faire voler ce jet à trois longueurs de corps derrière le X-59, où il pénétrera dans l’onde de choc et collectera des données de pression en « champ proche », c’est-à-dire proche. La NASA valide actuellement la sonde du F-15.
L’équipe a l’intention de collecter des données de pression « en champ lointain » à l’aide d’un planeur propulsé TG-14 équipé d’un microphone monté sur l’aile. Le TG-14 – un Aeromot AMT-200 de fabrication brésilienne – volera beaucoup plus bas, à peine plus haut que la couche limite de turbulence, explique Bahm.
Enfin, au cours de la troisième phase d’essais en vol, la NASA mènera une série de missions de « réponse communautaire », en faisant voler le X-59 au-dessus des villes et villages, puis en interrogeant le public pour évaluer la façon dont les gens perçoivent le bruit sonore du X-59.
« Le premier vol était vraiment la première étape, le premier chapitre de ce livre sur notre retour au vol supersonique », explique Bahm.
