НАСА использует 150-летнюю фотографическую технику с несколькими настройками 21-го века, чтобы захватывать уникальные и потрясающие изображения ударных волн, создаваемых сверхзвуковым самолетом.
Эта методика, называемая шлиреновскими изображениями, может использоваться для визуализации сверхзвукового воздушного потока на полномасштабном самолете в полете. Обычно это можно сделать только в аэродинамических трубах с использованием масштабных моделей, но возможность изучения летательных аппаратов реального размера, летящих в атмосфере Земли, дает лучшие результаты и может помочь инженерам проектировать более совершенные и более тихие сверхзвуковые самолеты.
И дополнительным преимуществом является то, что изображения являются удивительными и драматичными, создавая небольшой «шок» и страх.
Ранее в этом году НАСА выпустило несколько изображений, полученных с помощью высокоскоростной камеры, установленной на нижней части NASA Beechcraft B200 King Air, которая снимала изображения со скоростью 109 кадров в секунду, в то время как сверхзвуковой самолет проходил под тысячами футов над пестрым десертом. , Специальное программное обеспечение для обработки изображений использовалось для удаления пустынного фона, затем комбинирования и усреднения нескольких кадров, что дает четкую картину ударных волн. Это называется воздух-воздух Schlieren.
«Шлирен воздух-воздух - важный метод летных испытаний для определения местоположения и характеристики с высоким пространственным разрешением ударных волн, исходящих от сверхзвуковых транспортных средств», - сказал Дэн Бэнкс, главный исследователь проекта, проводимый в НАСА Armstrong Flight Research. Центр на базе ВВС Эдвардс. «Это позволяет нам видеть геометрию ударной волны в реальной атмосфере, когда самолет-мишень летит через градиенты температуры и влажности, которые не могут дублироваться в аэродинамических трубах».
Но теперь они начали использовать технику, которая могла бы обеспечить лучшие результаты: использование Солнца и Луны в качестве освещенного фона. Этот метод с подсветкой называется фон-ориентированным Шлиреном, использующим небесные объекты, или BOSCO.
Пятнистый фон или источник яркого света используется для визуализации аэродинамических потоковых явлений, создаваемых самолетами или другими объектами, проходящими между камерой и фоном.
НАСА объясняет технику:
«Визуализация потока является одним из фундаментальных инструментов исследований в области аэронавтики, и фотография Шлирена уже много лет используется для визуализации градиентов плотности воздуха, вызванных аэродинамическим потоком. Традиционно этот метод требует сложной и точно выровненной оптики, а также источника яркого света. Отраженные световые лучи выявили интенсивность градиентов плотности воздуха вокруг тестируемого объекта, обычно это модель в аэродинамической трубе. Захват шлиреновых изображений полномасштабного самолета в полете был еще более сложным из-за необходимости точного выравнивания самолета с камерой и солнцем ».
Тогда есть вариации на эту технику. В одной недавней демонстрации использовался кальций-K Eclipse Background Oriented Schlieren (CaKEBOS). По словам главного исследователя Армстронга Майкла Хилла, CaKEBOS стал проверкой концептуального теста, чтобы увидеть, насколько эффективно Солнце можно использовать для фоновой фотографии Шлирена.
«Использование небесного объекта, такого как солнце, для фона имеет много преимуществ при фотографировании летающего самолета», - сказал Хилл. «С системой визуализации на земле целевой самолет может находиться на любой высоте, если он находится достаточно далеко, чтобы быть в фокусе».
Исследователи обнаружили, что наземный метод значительно более экономичен, чем метод «воздух-воздух», поскольку вам не нужно иметь второй самолет, на котором перевозится специально установленное оборудование для камер. Команда сказала, что они могут использовать готовое оборудование.
Образ Шлирена был первоначально изобретен в 1864 году немецким физиком Августом Теплером.
Узнайте больше о технике "воздух-воздух" здесь и техниках BOSCO здесь.
