Pēc vairāk nekā 10 gadu smaga darba NASA ir sasniegusi vēl vienu pavērsienu. Mēs esam pieraduši, ka NASA sasniedz atskaites punktus, taču tas ir nedaudz atšķirīgs. Tas viss attiecas uz fotografēšanas veidu, kurā tiek uzņemti šķidrumu plūsmas attēli.
To sauc par Šlīrena fotogrāfiju, un Šlērens ir vācu valodā, kas nozīmē “svītras”. Pirmoreiz to 1864. gadā izstrādāja vācu fiziķis Augusts Toelers, lai pētītu virsskaņas kustības. Tagad NASA to izmanto, lai redzētu, kas notiek, kad reaktīvās lidmašīnas pārkāpj skaņas barjeru, cenšoties novērst skaņas uzplaukumu, kas to pavada. Un viņu iegūtie attēli ir diezgan forši.
"Mēs nekad nesapņojām, ka tas būs tik skaidrs, tik skaists."
- fiziķis J.T. Heineck no NASA Ames Research.
Tomēr šeit ir kas vairāk nekā konfektes. Tas viss ir daļa no centieniem radīt klusākus virsskaņas lidmašīnas. Pašlaik ir stingri noteikumi par virsskaņas lidmašīnu lidošanu virs zemes, jo troksnis ir tik skaļš. Bet, ja trokšņa problēmu var atrisināt, tā ļaus ātrāk veikt gaisa satiksmi.
Šos schlieren attēlus uzņēma cita lidmašīna, kad tas vēroja divas T-38 sprauslas no Edvarda gaisa spēku bāzes. Lidaparāts ar kameru ir B-200, un tas ir viss NASA programmas AirBOS (no gaisa uz gaisu orientētas Schlieren) daļa. Pati AirBOS ir daļa no NASA komerciālā virsskaņas tehnoloģiju projekta.
Šie jaunākie attēli ir iegūti no modernizētas Schlieren attēlveidošanas sistēmas, kas var uztvert augstākas kvalitātes triecienviļņu attēlus nekā jebkad agrāk. Skaņas uzplaukums tiek radīts, kad triecienviļņi no dažādām gaisa kuģa daļām saplūst un pārvietojas pa atmosfēru. Šādi sīki attēli uzlabos skaņas uzplaukuma fenomena izpēti.
“Mēs nekad nesapņojām, ka tas būs tik skaidrs, tik skaists. Esmu ekstātisks par to, kā šie attēli izrādījās, ”sacīja J.T. Heineks, NASA Ames pētījumu centra fiziķis. "Izmantojot šo modernizēto sistēmu, mēs esam par nozīmīgumu uzlabojuši gan mūsu iepriekšējo pētījumu attēlu ātrumu, gan kvalitāti."
Dati no šiem schlieren attēliem tiks izmantoti izmēģinājuma lidmašīnas projektēšanai. Lidaparāts ar nosaukumu X-59 Quiet Supersonic Technology X-Plane būs 94 pēdu garš, 29,5 pēdu plats vienas reaktīvās lidmašīnas. X-59 ir daļa no tā, ko NASA sauc par lidojuma ar zemu uzplaukumu demonstrāciju (LBFD.). Mērķa izpildes datums ir kādreiz 2021. gads. (Labāk pasteidzieties, NASA.)
T-38 pāri peld saspringtā formācijā ar virsskaņas ātrumu. Vadošais gaisa kuģis atrodas apmēram 30 pēdas priekšā lidmašīnai, kas atrodas zemāk, un tās vertikāli ir novirzītas apmēram par 10 pēdām. Tas nav liels darījums augsti apmācītiem USAF pilotiem, taču tam bija pievienota grumba. B-200 atradās aptuveni 30 000 pēdu augstumā, bet T-38s bija 2000 pēdu zemāk, tuvāk nekā iepriekšējā attēlveidošanas sistēma ļāva. Un T-38 bija jāsasniedz virsskaņas ātrums tieši tajā brīdī, kad tie lidoja zem B-200 un tā schlieren attēlveidošanas sistēmas.
"Lielākais izaicinājums bija mēģināt pareizi iestatīt laiku, lai pārliecinātos, ka mēs varam iegūt šos attēlus." Heather Maliska, AirBOS apakšprojekta vadītāja.
- Heather Maliska, AirBOS apakšprojekta vadītāja.
“Lielākais izaicinājums bija mēģināt pareizi noteikt laiku, lai pārliecinātos, ka mēs varam iegūt šos attēlus,” sacīja AirBOS apakšprojekta vadītāja Heather Maliska. Kameras var ierakstīt tikai apmēram trīs sekundes, un šim īsajam ierakstīšanas logam bija jāsakrīt ar precīzajām trim sekundēm, kad T-38 bija zem B-200. “Esmu absolūti apmierināts ar to, kā komanda spēja to panākt. Mūsu operāciju komanda ir veikusi šāda veida manevrus jau iepriekš. Viņi zina, kā panākt manevra sakārtošanu, un mūsu NASA piloti un Gaisa spēku piloti lieliski paveica darbu, atrodoties tur, kur vajadzēja. ”
"Interesanti ir tas, ka, paskatoties T-38 aizmugurē, jūs redzat, ka šie satricinājumi mijiedarbojas līkumā," viņš teica. “Tas notiek tāpēc, ka aizmugurējais T-38 lido pēc vadošās lidmašīnas, tāpēc triecieni tiks veidoti atšķirīgi. Šie dati patiešām palīdzēs mums uzlabot mūsu izpratni par šo satricinājumu mijiedarbību. ”
Detalizētības līmenis, ko nekad nebiju redzējis
"Mēs šeit redzam tādu fizisko detaļu līmeni, kādu es nedomāju, ka kāds vēl būtu redzējis," sacīja NASA Ārmstronga vecākais pētniecības inženieris Dans Banks. “Tikai apskatot datus pirmo reizi, es domāju, ka viss izdevās labāk, nekā mēs bijām iedomājušies. Tas ir ļoti liels solis. ”
Jaunajai Schlieren attēlveidošanas sistēmai ir daži jauninājumi salīdzinājumā ar iepriekšējām versijām. Tam ir platāka leņķa objektīvs nekā iepriekšējām sistēmām, kas ļauj precīzāk noteikt gaisa kuģa atrašanās vietu. Tam ir arī ātrāks kadru nomaiņas ātrums. Ar ātrumu 1400 kadri sekundē ir daudz vieglāk redzēt skaņas viļņu detaļas. Tam ir arī ātrākas datu glabāšanas sistēmas, kas darbojas kopā ar palielinātu kadru ātrumu.
B200 saņēma arī dažus uzlabojumus ar jauno attēlveidošanas sistēmu. Avionikas inženieri izstrādāja jaunu kameras uzstādīšanas sistēmu, lai padarītu montāžu vieglāku un ātrāku.
“Ar iepriekšējām“ AirBOS ”atkārtojumiem kameras sistēmas integrēšana lidmašīnā un darba sākšana prasīja pat nedēļu vai vairāk. Šoreiz mēs to varējām iegūt un darboties vienas dienas laikā, ”sacīja lidojumu inženieris Tiffany Titus. "Tas ir laiks, ko pētniecības grupa var izmantot, lai izietu un lidotu, un iegūtu šos datus."
NASA diezgan ilgu laiku strādā pie klusa virsskaņas lidojuma, un viņi to izmantoja dažādos veidos. Vēja tuneļi ir izmantoti, tāpat kā tie ir visos gaisa kuģu projektos, bet NASA izdomāja citu ceļu. Apmēram pirms trim gadiem viņi izmantoja Sauli kā fonu, lai attēlotu skaņas viļņus no virsskaņas strūklas. Apskatiet zemāk redzamo video no CNN.
Komerciālais virsskaņas tehnoloģiju projekts nav vērsts tikai uz skaņas stieņu trokšņu samazināšanu. Tajā apskatīta arī degvielas efektivitāte, izmeši, kā arī konstrukcijas svars un elastība, kas visi kavē labākus gaisa pārvadājumus. Apkopotie dati tiks dalīti ar regulatīvajām iestādēm ASV un visā pasaulē.
