NASA використовує 150-річну фотографічну техніку з декількома трісками 21 століття, щоб зробити унікальні та приголомшливі зображення ударних хвиль, створених надзвуковими літаками.
Ця техніка може бути використана для візуалізації надзвукового потоку повітря з повномасштабними літальними апаратами в польоті. Зазвичай це може бути зроблено лише у вітроенергетичних тунелях за допомогою масштабних моделей, але можливість вивчити літаки в реальному розмірі, що пролітають через атмосферу Землі, дає кращі результати та може допомогти інженерам проектувати кращі та тихіші надзвукові літаки.
І побічною перевагою є те, що образи є дивовижними та драматичними, створюючи невеликий «шок» та побоювання.
На початку цього року NASA випустила кілька знімкових фотографій, зроблених за допомогою високошвидкісної камери, встановленої на нижній стороні NASA Beechcraft B200 King Air, яка знімала зображення зі швидкістю 109 кадрів в секунду, а надзвуковий літак проходив кілька тисяч футів внизу над крапчастою десертною підлогою . Для видалення фону пустелі було використано спеціальне програмне забезпечення для обробки зображень, потім об'єднали та середні кілька кадрів, що створює чітку картину ударних хвиль. Це називається шлірен повітря-повітря.
"Шлірен" повітря-повітря "є важливою технікою льотного випробування для розміщення та характеристики, з високим просторовим дозволом, ударними хвилями, що виходять від надзвукових апаратів", - сказав Дан Банкс, головний дослідник проекту, що проводився в NASA Armstrong Flight Research Центр на військово-повітряній базі Едвардса. "Це дозволяє нам бачити геометрію ударної хвилі в реальній атмосфері, коли цільовий літак літає через градієнти температури і вологості, які не можна дублювати у вітрових тунелях".
Але тепер вони почали використовувати техніку, яка може дати кращі результати: використовувати Сонце і Місяць як освітлений фон. Цей метод з підсвічуванням називається фон-орієнтованим Шліреном за допомогою небесних об'єктів або BOSCO.
Крапчастий фон або яскраве джерело світла використовується для візуалізації явищ аеродинамічного потоку, породжених літаком або іншими об'єктами, що проходять між камерою та фоном.
NASA пояснює техніку:
«Візуалізація потоку є одним із основних інструментів аеронавтичного дослідження, і шліренська фотографія вже багато років використовується для візуалізації градієнтів щільності повітря, викликаних аеродинамічним потоком. Традиційно цей метод вимагає складної та точно вирівняної оптики, а також яскравого джерела світла. Переломлені світлові промені виявили градієнти інтенсивності повітряної щільності навколо досліджуваного об'єкта, як правило, моделі у вітряному тунелі. Зйомка шлієрних знімків повномасштабного літального апарату в польоті була ще більш складною через необхідність точного вирівнювання літака з камерою та сонцем ».
Потім, є різні варіанти цієї техніки. В одній з недавніх демонстрацій було використано кальцій-K Eclipse Background Orielje Schlieren (CaKEBOS). За словами головного дослідника Армстронга Майкла Хілла, CaKEBOS був доказом тестування концепції, щоб побачити, наскільки ефективно Сонце може бути використане для фонової орієнтованої шліренської фотографії.
"Використання небесного об'єкта, як сонце для фону, має багато переваг при фотографуванні літаючого літального апарату", - сказав Хілл. "Якщо система візуалізації на землі, цільовий літак може знаходитися на будь-якій висоті до тих пір, поки він знаходиться досить далеко, щоб бути у фокусі".
Дослідники виявили, що наземний метод є значно економічнішим, ніж методи «повітря-повітря», оскільки вам не потрібно мати другий літак, що перевозить спеціально встановлене обладнання для камери. Команда зазначила, що вони можуть використовувати позарядне обладнання.
Образи Шлірена спочатку були винайдені у 1864 році німецьким фізиком Августом Топлером.
Дізнайтеся більше про техніку "повітря-повітря" тут та техніку BOSCO тут.
