NASA izmanto 150 gadus vecu fototehniku ar dažiem 21. gadsimta pielāgojumiem, lai uzņemtu unikālus un satriecošus virsskaņas lidmašīnu radītus triecienviļņu attēlus.
Sauktos par schlieren attēliem, šo paņēmienu var izmantot, lai vizualizētu virsskaņas gaisa plūsmu ar pilna mēroga lidmašīnām lidojuma laikā. Parasti to var izdarīt tikai vēja tuneļos, izmantojot mēroga modeļus, taču spēja izpētīt reāla izmēra lidmašīnas, kas lido caur Zemes atmosfēru, sniedz labākus rezultātus un var palīdzēt inženieriem projektēt labākas un klusākas virsskaņas lidmašīnas.
Un blakus priekšrocība ir tā, ka attēli ir pārsteidzoši un dramatiski, radot nelielu “šoku” un bijību.
Šā gada sākumā NASA izlaida dažus schlieren attēlus, kas uzņemti ar ātrgaitas kameru, kas piestiprināta NASA Beechcraft B200 King Air apakšpusē un kurā tika uzņemti attēli ar ātrumu 109 kadri sekundē, kamēr virsskaņas lidmašīna gāja vairākus tūkstošus pēdu zem virs raibas deserta grīdas. . Tuksneša fona noņemšanai, pēc tam vairāku kadru apvienošanai un vidēja daudzuma kadru iegūšanai tika izmantota īpaša attēlu apstrādes programmatūra, kas rada skaidru triecienviļņu attēlu. To sauc par gaisu-gaisu schlieren.
"Gaiss-gaiss-schlieren ir svarīgs lidojuma testa paņēmiens, ar kura palīdzību ar augstu telpisko izšķirtspēju var noteikt un raksturot virsskaņas transportlīdzekļu radītos triecienviļņus," sacīja Nana Armstrong Flight Research projekta galvenais pētnieks Dans Banks. Centrs Edvarda gaisa spēku bāzē. "Tas ļauj mums redzēt triecienviļņu ģeometriju reālajā atmosfērā, kad mērķa lidmašīna lido caur temperatūras un mitruma gradientu, ko nav iespējams dublēt vēja tuneļos."
Bet tagad viņi ir sākuši izmantot paņēmienu, kas, iespējams, nodrošina labākus rezultātus: Saules un Mēness izmantošanu kā apgaismotu fonu. Šo fona apgaismojuma metodi sauc par fona orientētu Šlierenu, izmantojot debesu objektus jeb BOSCO.
Raibs fons vai spilgts gaismas avots tiek izmantots, lai vizualizētu aerodinamiskās plūsmas parādības, ko rada gaisa kuģi vai citi objekti, kas iet starp kameru un fonu.
NASA skaidro šo paņēmienu:
Plūsmas vizualizācija ir viens no aeronautikas pētījumu pamatprincipiem, un schlieren fotogrāfija daudzus gadus tiek izmantota, lai vizualizētu gaisa blīvuma gradientus, ko izraisa aerodinamiskā plūsma. Tradicionāli šai metodei ir nepieciešama sarežģīta un precīzi izlīdzināta optika, kā arī spilgts gaismas avots. Refrakcijas gaismas stari atklāja gaisa blīvuma gradientu intensitāti ap testa objektu, parasti modeli vēja tunelī. Šlierena attēlu uzņemšana ar pilna mēroga lidmašīnām lidojuma laikā bija vēl sarežģītāka, jo vajadzēja precīzi pielāgot lidmašīnu kamerai un saulei. ”
Pēc tam šai tehnikai ir dažādas variācijas. Vienā nesenā demonstrācijā tika izmantots kalcija-K Eclipse fona orientētais šlierens (CaKEBOS). Pēc Ārmstrongas galvenā izmeklētāja Maikla Hila teiktā, CaKEBOS bija koncepcijas testa pierādījums, lai redzētu, cik efektīvi Sauli var izmantot uz fonu orientētas schlieren fotografēšanai.
“Fotografējot lidojošu lidmašīnu, debess objekta, piemēram, saules, izmantošanai fonā ir daudz priekšrocību,” sacīja Hils. "Ja attēlveidošanas sistēma atrodas uz zemes, mērķa gaisa kuģis var atrasties jebkurā augstumā, kamēr tas ir pietiekami tālu, lai būtu fokusā."
Pētnieki uzskatīja, ka uz zemes bāzētā metode ir ievērojami ekonomiskāka nekā metode "gaiss-gaiss", jo jums nav jābūt otrajam lidaparātam, kas pārvadā īpaši uzstādītu kameru aprīkojumu. Komanda teica, ka viņi var izmantot plauktiņu aprīkojumu.
Schlieren attēlus sākotnēji izgudroja 1864. gadā vācu fiziķis Augusts Tīplers.
Uzziniet vairāk par gaiss-gaiss tehniku šeit un BOSCO tehniku šeit.
