Knaldemper

Northrop Grumman ontwikkelt een gevechtsvliegtuig dat zachtjes door de geluidsbarrière moet breken.

OF HET ALSJEBLIEFT wat zachter kon, vroeg het Pentagon drie jaar terug aan de defensie-onderneming Northrop Grumman. Het bedrijf kan daar sinds kort bevestigend op antwoorden: de knal die ontstaat wanneer een gevechtsvliegtuig harder vliegt dan het geluid, hoeft niet zo hard te klinken als gangbaar is.

In het kader van het Quiet Supersonic Program (QSP) van het militaire projectbureau DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) voert Northrop Grumman sinds afgelopen augustus proefvluchten uit met een experimenteel vliegtuig dat zo is aangepast dat het minder lawaaierig supersonisch voortdendert.

Het doel van QSP is niet om de trommelvliezen van omwonenden van bijvoorbeeld Schiphol te sparen. Een toestel dat minder energie verspilt aan het maken van lawaai heeft minder brandstof nodig. Daarin schuilt een belangrijke militaire bestaansreden. QSP moet van het Pentagon resulteren in een gevechtsvliegtuig dat zonder bijtanken vanaf bases in de Verenigde Staten een continent verderop een grote lading bommen en raketten kan lanceren. Hierdoor is de Amerikaanse luchtmacht minder afhankelijk van vliegvelden in andere landen.

DRUKGOLVEN

Hoe maak je een vliegtuig nu precies minder lawaaierig wanneer het eenmaal die geluidsbarrière heeft doorbroken? Harry Brouwer, hoofd van de afdeling Aero-akoestiek van het Nationaal Lucht- en Ruimtevaartlaboratorium (NLR): ``Een vliegtuig moet lucht opzijduwen, net zoals een schip dat met water doet. Bij een schip ontstaat daarbij een boeggolf, bij een vliegtuig een patroon van drukgolven.'' Wanneer een vliegtuig harder gaat dan het geluid, aldus Brouwer, ``dan hopen al die drukgolven zich op tot een soort front, dat vanaf de voorkant van de romp schuin naar achteren loopt. Bij het passeren wordt dit op de grond als een knal ervaren, de zogeheten sonic boom.''

Northrop Grumman en DARPA zijn in hun persberichten niet bijzonder loslippig over de exacte aanpassingen aan het experimentele toestel, een Northrop F-5E jachtbommenwerper. Dat is ook niet gek voor militair onderzoek.

Brouwer kan zich voorstellen dat het mogelijk is met behulp van fysieke aanpassingen het ontstaan van die schokgolf ``over de romp van het vliegtuig uit te spreiden, waardoor hij verandert, kleiner wordt.'' De romp van een vierkant schip maakt ook een ander patroon van golven dan een meer gestroomlijnd vaartuig. Een gestroomlijnde vliegtuigromp zal een minder sterke drukgolf voortbrengen dus ook minder brandstof gebruiken.

Op de foto's van het experimentele vliegtuig valt de extreem lange neus van het gemodificeerde toestel op als belangrijke, knaldempende maatregel. De aangepaste F-5E vliegt, in een testprogramma dat een half jaar duurt, vanaf augustus regelmatig een bepaald parcours boven een testgebied. Sensoren op de grond meten de schokgolf, waarna een ongemodificeerde F-5E exact dezelfde route aflegt om een heviger drukgolf te genereren. De meetapparatuur registreert de kracht, maar ook de vorm van de `knal' die het vliegtuig achtervolgt.

De testvluchten voert Northrop, in samenwerking met onder andere de lucht- en ruimtevaartorganisatie NASA, uit op het Dryden testcentrum in het woestijnachtige zuidwesten van de VS. Precies daar doorbrak testpiloot Chuck Yeager met de Bell X-1 voor het eerst op 14 oktober 1947 de geluidsbarrière.

DARPA meldt de druk die op de grond wordt geregistreerd, met de aangepaste F-5E te willen verlagen van ongeveer zes kilo per vierkante meter naar iets meer dan vier kilo per vierkante kilometer. Een experimenteel toestel dat aan de hand van de nu uitgevoerde vliegproeven zal worden ontwikkeld, moet de kracht van de knal nog eens driemaal doen reduceren, tot ongeveer anderhalve kilo per vierkante meter. Brouwer: ``De sonic boom compleet laten verdwijnen, lijkt me onmogelijk, maar beneden een bepaalde waarde van de druksprong neemt de waarneming en dus de veroorzaakte hinder sterk af.''

De proefvluchten die intussen zijn uitgevoerd hebben de theorie van de verminderde knal intussen ruimschoots bevestigd. Cijfers daarover hebben de betrokken organisaties en ondernemingen niet gepubliceerd.

Overigens wordt de schokgolf ook gemeten door meevliegende toestellen, waaronder een F-15 van de NASA. Dit deel van het QSP-pogramma wordt gedeeltelijk betaald door de firma's Gulfstream en Raytheon, producenten van zakenvliegtuigen. De twee ondernemingen zouden zijn geïnteresseerd in de ontwikkeling van supersone business-jets.

LUCHTINLATEN

Het militaire bestaansrecht van QSP is niet uitsluitend te vinden in het gereduceerde energieverlies en daaruit voortvloeiende grotere vliegbereik. Volgens DARPA moet het prototype dat de aangepaste F-5E zal opvolgen worden voorzien van luchtinlaten die bovenop de romp zijn geplaatst. Dat dempt wellicht de knal, maar het is ook een technisch kenmerk dat bij andere experimentele vliegtuigen, zoals de X-45 en X-47 robotvliegtuigen, wordt toegepast om de radarsignatuur te verlagen. Radarstraling weerkaatst krachtig in conventioneel geplaatste luchtinlaten. Inlaten op de rug vallen buiten bereik van vijandelijke radar en zijn dus een zogeheten stealth-karakteristiek.

Die militaire ratio van QSP blijkt ook uit een nog exotischer methode die DARPA zegt te willen toepassen om de drukgolf te temperen: de toepassing van een plasma. Een geïoniseerd gas zou als een soort aerodynamisch smeermiddel op geschikte plaatsen uit poriën in de vliegtuighuid moeten sijpelen. Zo'n plasma heeft radarstraling absorberende eigenschappen en zou dus eveneens bijdragen aan het verkleinen van de radarsignatuur. Een snelle invoering van zo'n stil toestel valt niet te verwachten. De Amerikaanse luchtmacht heeft pas vanaf 2035 emplooi voor een nieuwe bommenwerper, die de dan stokoude B-52's moet gaan vervangen.

    • Menno Steketee