После более чем 10 лет напряженной работы НАСА достигло еще одного рубежа. Мы привыкли к тому, что НАСА достигли вех, но этот немного другой. Это все о типе фотографии, которая захватывает изображения потока жидкости.
Это называется Schlieren Photography, и Schlieren по-немецки означает «полосы». Впервые он был разработан в 1864 году немецким физиком по имени Август Тёплер для изучения сверхзвукового движения. Теперь НАСА использует его, чтобы увидеть, что происходит, когда реактивный самолет преодолевает звуковой барьер, чтобы устранить сопровождающий его звуковой удар. И изображения, которые они получают, довольно крутые.
«Мы никогда не мечтали, что это будет так ясно, так красиво».
- физик Дж.Т. Хейнек из исследования Эймса НАСА.
Это больше, чем просто конфетка. Это все часть усилий по созданию более тихого сверхзвукового самолета. В настоящее время существуют строгие правила полета сверхзвуковых самолетов над землей, потому что шум очень громкий. Но если проблему шума можно решить, это позволит быстрее путешествовать самолетом.
Эти Schlieren изображения были получены другим самолетом, когда он наблюдал за двумя самолетами Т-38 с базы ВВС Эдвардс. Самолет с камерой является B-200, и все это является частью программы НАСА AirBOS (Air-to-air Background Oriented Schlieren). Сам AirBOS является частью коммерческого проекта по сверхзвуковым технологиям НАСА.
Эти новейшие изображения получены из модернизированной системы визуализации Шлирена, которая может снимать ударные волны более высокого качества, чем когда-либо прежде. Звуковой бум создается, когда ударные волны от различных частей самолета объединяются и путешествуют через атмосферу. Подобные подробные изображения будут способствовать изучению феномена звукового бума.
«Мы никогда не мечтали, что это будет так ясно, так красиво. Я в восторге от того, как получились эти изображения », - сказал Дж.Т. Хейнек, физик из исследовательского центра Эймса НАСА. «Благодаря этой модернизированной системе мы на порядок улучшили как скорость, так и качество наших изображений из предыдущих исследований».
Данные этих изображений Шлирена будут использованы для разработки испытательного самолета. Самолет, получивший название X-59 Quiet Supersonic Technology X-Plane, будет представлять собой одноструйный самолет длиной 94 фута и шириной 29,5 фута. X-59 является частью того, что НАСА называет демонстрацией полета на малой высоте (LBFD). Целевой датой завершения является примерно 2021 год (лучше поторопиться, НАСА).
Пара Т-38 летит в плотной формации на сверхзвуковых скоростях. Ведущий самолет находится примерно на 30 футов впереди прицепного самолета, и его вертикальное смещение примерно на 10 футов. Это не имеет большого значения для высококвалифицированных пилотов ВВС США, но была добавленная морщина. В-200 находился на высоте около 30 000 футов, а Т-38 на 2000 футов ниже, ближе, чем позволяла предыдущая система визуализации. И Т-38 должны были достигать сверхзвуковых скоростей в тот самый момент, когда они летели под B-200 и его системой визуализации schlieren.
«Самая большая проблема заключалась в попытке установить правильное время, чтобы мы могли получить эти изображения». Хизер Малиска, менеджер подпроекта AirBOS.
- Хизер Малиска, менеджер подпроекта AirBOS.
«Самой большой проблемой была попытка установить правильное время, чтобы убедиться, что мы можем получить эти изображения», - сказала Хизер Малиска, менеджер подпроекта AirBOS. Камеры могут записывать только около трех секунд, и это короткое окно записи должно было совпадать с точными тремя секундами, в течение которых Т-38 находились под B-200. «Я абсолютно доволен тем, как команда смогла осуществить это. Наша оперативная команда уже выполняла этот тип маневра. Они знают, как организовать маневр, и наши пилоты НАСА и пилоты ВВС проделали большую работу, оказавшись там, где им нужно было ».
«Что интересно, если вы посмотрите на заднюю часть Т-38, вы увидите, что эти удары видоизменяются по кривой», - сказал он. «Это потому, что следящий Т-38 летит вслед за ведущим самолетом, поэтому удары будут иметь различную форму. Эти данные действительно помогут нам лучше понять, как эти шоки взаимодействуют ».
Уровень детализации, которого никогда не было
«Мы видим уровень физической детализации, который, я думаю, никто не видел раньше», - сказал Дэн Бэнкс, старший научный сотрудник NASA Armstrong. «Просто глядя на данные в первый раз, я думаю, что все получилось лучше, чем мы себе представляли. Это очень большой шаг ».
Новая система визуализации schlieren имеет некоторые обновления по сравнению с предыдущими версиями. У него более широкий угол обзора, чем у предыдущих систем, что позволяет более точно позиционировать самолет. Он также имеет более высокую частоту кадров. При скорости 1400 кадров в секунду намного легче увидеть детали звуковых волн. У этого также есть более быстрые системы хранения данных, чтобы соответствовать его увеличенной частоте кадров.
B200 также получил некоторые обновления с новой системой обработки изображений. Инженеры Avionics разработали новую систему установки для камеры, чтобы сделать монтаж проще и быстрее.
«В предыдущих версиях AirBOS интеграция системы камер в самолет и запуск ее работала до недели или более. На этот раз мы смогли запустить его и начать работать в течение дня », - сказала Тиффани Титус, инженер по летным операциям. «Это время исследовательская группа может использовать, чтобы летать и получать эти данные».
НАСА работает над тихим сверхзвуковым полетом довольно долгое время, и они использовали различные способы его изучения. Аэродинамические трубы использовались, как и во всех конструкциях самолетов, но НАСА придумала другой путь. Около трех лет назад они использовали Солнце как фон для изображения звуковых волн от сверхзвуковых струй. Проверьте видео ниже от CNN.
Коммерческий проект по сверхзвуковым технологиям направлен не только на снижение шума для звуковых бонов. Он также рассматривает эффективность использования топлива, выбросы, а также вес и гибкость конструкции, которые препятствуют лучшему воздушному путешествию. Собранные данные будут переданы регулирующим органам в США и во всем мире.
