NASA folosește o tehnică fotografică veche de 150 de ani, cu câteva modificări ale secolului XXI pentru a surprinde imagini unice și uimitoare ale undelor de șoc create de aeronave supersonice.
Numită imagini schlieren, tehnica poate fi utilizată pentru a vizualiza fluxul de aer supersonic cu aeronave la scară completă în zbor. De obicei, acest lucru se poate face doar în tunelurile eoliene, folosind modele la scară, dar faptul de a putea studia aeronavele de dimensiuni reale care zboară prin atmosfera Pământului oferă rezultate mai bune și poate ajuta inginerii să proiecteze avioane supersonice mai bune și mai liniștite.
Și un avantaj secundar este că imaginile sunt uimitoare și dramatice, creând un pic de „șoc” și uimire.
La începutul acestui an, NASA a lansat câteva imagini schlieren realizate cu o cameră de mare viteză montată pe partea inferioară a unui Beechcraft B200 King Air de la NASA, care a capturat imagini la 109 cadre pe secundă, în timp ce o aeronavă supersonică trecea de câteva mii de metri pe dedesubt peste un podea de desert pârjolit. . Pentru a elimina fundalul deșertului a fost folosit un software special de procesare a imaginilor, apoi pentru a combina și a mai multe cadre multiple, ceea ce produce o imagine clară a valurilor de șoc. Aceasta este numită schlieren aer-aer.
"Schlieren aer-aer este o tehnică importantă de testare a zborului pentru localizarea și caracterizarea, cu rezoluție spațială ridicată, a undelor de șoc care provin din vehicule supersonice", a declarat Dan Banks, investigatorul principal al proiectului, efectuat la Armstrong Flight Research din NASA. Centrul de la baza aeriană Edwards. „Ne permite să vedem geometria undelor de șoc în atmosfera reală, în timp ce aeronava țintă trece prin gradații de temperatură și umiditate care nu pot fi duplicate în tunelurile eoliene.”
Însă acum au început să folosească o tehnică care ar putea oferi rezultate mai bune: utilizarea Soarelui și a Lunii ca fundal luminat. Această metodă retroiluminată se numește Schlieren orientată pe fundal folosind obiecte cerești sau BOSCO.
Fundalul pătat sau o sursă de lumină strălucitoare este utilizat pentru vizualizarea fenomenelor de flux aerodinamic generate de aeronave sau de alte obiecte care trec între camera de fundal.
NASA explică tehnica:
„Vizualizarea fluxului este unul dintre instrumentele fundamentale ale cercetării aeronautice, iar fotografia schlieren a fost utilizată timp de mai mulți ani pentru a vizualiza gradienții densității aerului cauzate de fluxul aerodinamic. În mod tradițional, această metodă a necesitat o optică complexă și aliniată precis, precum și o sursă de lumină strălucitoare. Razele de lumină refractate au relevat intensitatea gradienților de densitate a aerului în jurul obiectului de testare, de obicei un model într-un tunel al vântului. Captarea imaginilor schlieren cu un avion la scară completă în zbor a fost și mai dificilă datorită necesității alinierii precise a avionului cu aparatul foto și soare. "
Apoi, există variații la această tehnică. O demonstrație recentă a folosit Schlieren orientat pe fundalul Eclipsei de calciu K (CaKEBOS). Potrivit investigatorului principal al Armstrong, Michael Hill, CaKEBOS a fost o dovadă a testului conceptual pentru a vedea cât de eficient poate fi folosit Soarele pentru fotografia schlieren orientată pe fundal.
„Utilizarea unui obiect ceresc precum soarele pentru un fundal are o mulțime de avantaje atunci când fotografiați o aeronavă zburătoare”, a spus Hill. „Cu sistemul de imagini la sol, aeronava țintă poate fi la orice altitudine, atât timp cât este destul de departe pentru a fi în centrul atenției.”
Cercetătorii au descoperit că metoda bazată la sol este semnificativ mai economică decât metodele aer-aer, deoarece nu trebuie să aveți un al doilea avion care să poarte echipamente de cameră special montate. Echipa a spus că pot folosi echipamente în afara raftului.
Imaginile Schlieren au fost inventate inițial în 1864 de fizicianul german August Toepler.
Aflați mai multe despre tehnica aer-aer aici și despre tehnicile BOSCO aici.
