กลุ่มวัสดุคอมโพสิตของ X-59: การใช้งานแบบเต็มมิติตั้งแต่โครงสร้างไปจนถึงกำลัง:
การใช้วัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ใน X-59 ทำให้ "ครอบคลุมชิ้นส่วนที่สำคัญได้ครบถ้วนและตรงตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพที่แม่นยำ" รวมถึงจมูก หนังปีก ปีก หางเสือ ท่อไอดี ฯลฯ เมื่อพิจารณาตามน้ำหนัก วัสดุคอมโพสิตคิดเป็น 22% ของลำตัวเปล่า 9,500{{19} ปอนด์ แหล่งข้อมูลบางแห่งระบุว่าสัดส่วนของวัสดุคอมโพสิตโครงสร้างหลักถึง 60% สิ่งนี้ได้สร้างระบบทางเทคนิคที่โดดเด่นด้วยวัสดุคอมโพสิตเสริมคาร์บอนไฟเบอร์และเสริมด้วยวัสดุคอมโพสิตพิเศษ โครงสร้างรับน้ำหนักหลัก-และส่วนประกอบลดเสียงรบกวนของลำตัวอาศัยคุณลักษณะ "ความแข็งแรงสูง + น้ำหนักเบา" ของวัสดุคอมโพสิตเสริมคาร์บอนไฟเบอร์ ตามรายงานในช่วงแรก ซัพพลายเออร์วัสดุคอมโพสิตหลักของโครงการ X-59 คือ Solvay (หลังจากแยกทางในปี 2023 ควรเป็นของบริษัท Syensqo) และพรีเพก MTM-45 ของมันถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในโครงสร้างที่สำคัญ เช่น ปีก ปัญหาของโซนิคบูมระหว่างการบินเหนือเสียงเคยนำไปสู่การถอนเครื่องบินโดยสารคองคอร์ดออกจากตลาด ส่วนประกอบหลักในการลดเสียงรบกวนของ X-59 ซึ่งเป็นจมูกเรียวยาว 9 เมตรและโคนจมูก ผลิตขึ้นโดยใช้พรีเพก 2510 จากอีสต์แมนแห่งสหรัฐอเมริกา วัสดุนี้ประกอบด้วยเส้นใยคาร์บอนโมดูลัสมาตรฐาน T700S และเสริมความแข็งแกร่งด้วยอีพอกซีเรซินที่บ่ม 250 องศา F (114 องศา ) ออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับการประมวลผลโครงสร้างหลักด้านการบินและอวกาศโดยไม่ใช้ภาชนะรับความดัน (OOA) และมีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีเยี่ยมและความสามารถในการปรับตัวในการประมวลผล
การผสมผสานระหว่างจมูกที่เพรียวบางและโครงสร้าง CFRP จะกระจายคลื่นกระแทกออกเป็นคลื่นอ่อนหลายลูกในระหว่างการแพร่กระจาย ช่วยลดเสียงรบกวนจากการรับรู้ภาคพื้นดินจากความดัง 105 เดซิเบลของเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงแบบดั้งเดิมเหลือเพียง 75 เดซิเบล ซึ่งเทียบเท่ากับเสียงปิดประตูรถ การออกแบบที่ก้าวล้ำนี้ให้การสนับสนุนข้อมูลที่สำคัญในการยกเลิกการห้ามรบกวนการบินเหนือเสียงทั่วโลก กรวยภายในของจมูกใช้โครงสร้างแซนด์วิชรังผึ้งแบบหลาย-เฟรม หลังจากการเพิ่มประสิทธิภาพด้วยซอฟต์แวร์ Collier Aerospace HyperX ก็ประสบความสำเร็จในการลดน้ำหนักลง 100 ปอนด์ ทำให้มีพื้นที่สำหรับการออกแบบลดเสียงรบกวนและการติดตั้งอุปกรณ์ เครื่องยนต์เทอร์โบแฟน General Electric F414 ที่ติดตั้งบน X-59 มีห้องเผาไหม้ที่ทำจากเซรามิกเมทริกซ์คอมโพสิต รวมกับเทคโนโลยี-เชื้อเพลิง-ดับ-เชื้อเพลิงต่ำ- (RQL) ซึ่งไม่เพียงทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง-ระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์ แต่ยังช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนลง 20% ในระหว่างระยะการล่องเรืออีกด้วย การต้านทานต่ออุณหภูมิสูงของวัสดุนี้ช่วยแก้ปัญหาการจัดการความร้อนของระบบไฟฟ้าในการบินเหนือเสียง โดยให้การสนับสนุนพลังงานที่เสถียรสำหรับความเร็วล่องเรือ 1.4 Mach
การแข่งขันระดับโลก: หลายประเทศกำลังลงทุนในการวิจัยการบินที่มีความเร็วเหนือเสียง
การแข่งขันระดับโลก: การบินครั้งแรกของเครื่องบินความเร็วเหนือเสียง X-59 ไม่ใช่กรณีที่แยกได้ หลายประเทศและองค์กรต่างๆ ทั่วโลกกำลังเร่งพัฒนาเครื่องบินความเร็วเหนือเสียง และวัสดุคอมโพสิตก็กลายเป็นทิศทางทางเทคนิคหลักสำหรับโครงการต่างๆ
(1) สหรัฐอเมริกา: แนวทางแบบคู่-สำหรับธุรกิจและเทคโนโลยี นอกเหนือจากเครื่องบินทดสอบ X-59 ของ NASA แล้ว บริษัท Boom Supersonic ในสหรัฐอเมริกายังมีความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วในโครงการเครื่องบินโดยสารความเร็วเหนือเสียงเชิงพาณิชย์ของ Overture เครื่องสาธิตขนาด 1/3 XB-1 ได้รับใบรับรองความสมควรเดินอากาศของ FAA ในปี 2023 เสร็จสิ้นการทดสอบภาคพื้นดินและแท็กซี่ และเข้าสู่ขั้นตอนการบินทดสอบหลังจากการเพิ่มประสิทธิภาพของระบบในปี 2024 โครงสร้างหลักของ XB-1 เช่น ลำตัวและปีก ใช้ Toray TC350-1 พรีเพกอีพ็อกซี่เสริมแรงของญี่ปุ่น และด้านนอกเป็น เคลือบไว้ล่วงหน้าด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ Hexcel IM7 เฉพาะห้องเครื่องยนต์เท่านั้นที่ใช้วัสดุที่เป็นโลหะ ด้วยวัสดุคอมโพสิต ทำให้ได้ข้อกำหนดด้านน้ำหนักเบาและความแข็งแกร่งสูง-สำหรับการบินด้วยความเร็ว 2.2 มัค โครงการนี้วางแผนที่จะดำเนินการเชิงพาณิชย์ภายในปี 2030 และสามารถรองรับผู้โดยสารได้ 55-75 คน โดยใช้เวลาบินเพียง 3.5 ชั่วโมงจากนิวยอร์กไปยังลอนดอน บริษัท Hermeus ในสหรัฐอเมริกามุ่งเน้นไปที่การพัฒนาเครื่องบินที่มีความเร็วเหนือเสียงโดยใช้เครื่องยนต์สันดาปรวม Turboprop (TBCC) และต้นแบบ "Quarterhorse" ได้เริ่มทำการทดสอบแล้ว เป้าหมายคือการพัฒนาแพลตฟอร์มความเร็วเหนือเสียงของกองทัพและพลเรือนในที่สุด (2) จีน: รูปแบบเส้นทางคู่-สำหรับการวิจัยเรื่องความเร็วเหนือเสียง การพัฒนาเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงของจีนเป็นไปตามเส้นทางในทางปฏิบัติของ "ลำดับความสำคัญทางทหาร การสะสมของพลเรือน" ด้วยอุปกรณ์ขั้นสูง เช่น J-20 และ Unmanned Reconnaissance-8 ทำให้จีนก้าวแซงหน้าเทคโนโลยีความเร็วเหนือเสียงทางการทหารระดับสูงสุดของโลก อย่างไรก็ตาม ในภาคเครื่องบินโดยสารความเร็วเหนือเสียงพลเรือนที่มุ่งเป้าไปที่ "ความเงียบ" จีนยังไม่ได้เริ่มโครงการอย่างเป็นทางการ งานหลักในปัจจุบันคือการดำเนินการวิจัยล่วงหน้าและสงวนเทคโนโลยีล้ำสมัย เช่น การออกแบบที่มีเสียงรบกวนต่ำและวัสดุคอมโพสิตขั้นสูง เพื่อเป็นการวางรากฐานสำหรับความเป็นไปได้ในอนาคต (3) การสำรวจเทคโนโลยีในประเทศอื่นๆ ปัจจุบันข้อมูลสาธารณะแสดงให้เห็นว่าสหภาพยุโรป ญี่ปุ่น ฯลฯ อยู่ในขั้นตอนการสำรองเทคโนโลยีในด้านการบินที่มีความเร็วเหนือเสียง โดยมุ่งเน้นไปที่เทคโนโลยีพื้นฐาน เช่น วัสดุคอมโพสิต และการออกแบบตามหลักอากาศพลศาสตร์ที่มีเสียงรบกวนต่ำ โครงการ StratoFly ของสหภาพยุโรปออกแบบเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงที่ใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนด้วยความเร็ว 4-8 มัค แต่ก็ยังอยู่ในขั้นแนวความคิด อย่างไรก็ตาม สหภาพยุโรปผ่านโครงการวิจัย "Future Hypersonic Transport" (SST) ร่วมกับแอร์บัสและบริษัทอื่นๆ พัฒนาวัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์สำหรับลำตัวและเทคโนโลยีลดเสียงรบกวน แอร์บัสและบริษัทอื่นๆ ถือสิทธิบัตรเกี่ยวกับความเร็วเหนือเสียงจำนวนมาก และดำเนินการวิจัยขั้นพื้นฐานอย่างต่อเนื่อง สำนักงานการสำรวจอวกาศแห่งประเทศญี่ปุ่น (JAXA) ร่วมมือกับ Mitsubishi Heavy Industries เพื่อทำการทดสอบความล้าและเสถียรภาพทางความร้อนบนวัสดุของเครื่องบินที่มีความเร็วเหนือเสียง เพื่อรวบรวมข้อมูลสำหรับการพัฒนาแบบจำลองในภายหลัง
สรุป: การบินครั้งแรกของ X-59 และการใช้วัสดุคอมโพสิตอย่างกว้างขวาง ได้ทำลายการหยุดชะงักอันยาวนาน-ในด้านการบินเหนือเสียงและการควบคุมเสียงรบกวน จากคาร์บอนไฟเบอร์ไปจนถึงเซรามิกเมทริกซ์คอมโพสิต ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีวัสดุไม่เพียงแต่สนับสนุนความสำเร็จของเครื่องบินทดลองลำนี้เท่านั้น แต่ยังปูทางไปสู่การบินความเร็วเหนือเสียงเชิงพาณิชย์ระดับโลกอีกด้วย ในขณะที่การทดสอบ X-59 ดำเนินไปและดำเนินโครงการต่างๆ ในประเทศต่างๆ วัสดุคอมโพสิตจะได้รับการอัพเกรดและปรับปรุงต่อไป ในอนาคต "การบินข้ามมหาสมุทรสามชั่วโมง" อาจเปลี่ยนจากวิสัยทัศน์ให้กลายเป็นความจริง โดยจะพลิกโฉมภูมิทัศน์การขนส่งการบินทั่วโลก