Po více než 10 letech tvrdé práce dosáhla NASA dalšího milníku. Jsme zvyklí, že NASA dosáhne milníků, ale tohle je trochu jiné. Tohle je všechno o typu fotografie, která zachycuje obrázky toku tekutin.
Říká se tomu Schlieren Photography a schlieren je Němec pro „pruhy“. Poprvé byl vyvinut v roce 1864 německým fyzikem jménem August Toepler, který studoval nadzvukový pohyb. Nyní ji NASA používá k tomu, aby zjistila, co se stane, když proudové letadlo rozbije zvukovou bariéru, ve snaze eliminovat zvukový rozmach, který ji doprovází. A obrázky, které dostávají, jsou docela v pohodě.
"Nikdy jsme nesnili, že by to bylo tak jasné, tak krásné."
- fyzikální vědec J.T. Heineck z NASA Ames Research.
Je tu však více než oční bonbóny. Všechno je součástí snahy o vytvoření tichších nadzvukových letadel. Právě teď existují přísná pravidla pro létání nadzvukových letadel nad zemí, protože hluk je tak hlasitý. Pokud však lze problém s hlukem vyřešit, umožní to rychlejší cestování letadlem.
Tyto obrázky Schlieren byly zachyceny jiným letadlem, když sledovalo dva letouny T-38 ze základny vzdušných sil Edwards. Letadlo s kamerou je B-200 a je součástí programu NASA AirBOS (Schlieren Air-to-Air Background Oriented Schlieren). Samotný AirBOS je součástí projektu komerční nadzvukové technologie NASA.
Tyto nejnovější obrázky pocházejí z upgradovaného zobrazovacího systému Schlieren, který dokáže zachytit obrázky o vysoké kvalitě rázových vln než kdykoli předtím. Když se nárazové vlny z různých částí letadla spojí a cestují atmosférou, vytvoří se zvukový rozmach. Podrobné obrázky, jako jsou tyto, posílí studium fenoménu zvukové konjunktury.
"Nikdy jsme nesnili, že by to bylo tak jasné, tak krásné." Jsem nadšený z toho, jak se tyto obrázky ukázaly, “řekl J.T. Heineck, fyzický vědec ve výzkumném středisku NASA Ames Research Center. "S tímto upgradovaným systémem jsme na základě velikosti vylepšili rychlost a kvalitu našich snímků z předchozího výzkumu."
Data z těchto obrázků Schlieren budou použita pro návrh zkušebního letadla. Letadlo, nazvané X-59 Quiet Supersonic Technology X-Plane, bude jednopatkové letadlo široké 29,5 stop. X-59 je součástí toho, co NASA nazývá demonstrací letu s nízkým výložníkem (LBFD.). Datum dokončení cíle je někdy v roce 2021. (Lepší spěch, NASA.)
Dvojice T-38 létá v těsné formaci nadzvukovými rychlostmi. Vedoucí letadlo je asi 30 ft před vlečným letadlem a jsou vertikálně odsazeny asi o 10 stop. Pro vysoce trénované piloty USAF to není velký problém, ale přidala se vráska. B-200 byl asi 30 000 stop, s T-38 s 2 000 stop níže, blíže, než umožňoval předchozí zobrazovací systém. A T-38s musely dosáhnout nadzvukových rychlostí v okamžiku, kdy letěly pod B-200 a jeho zobrazovacím systémem Schlieren.
"Největší výzvou bylo pokusit se správně načasovat, abychom se ujistili, že bychom mohli získat tyto obrázky." Heather Maliska, manažer dílčích projektů AirBOS.
- Heather Maliska, vedoucí dílčího projektu AirBOS.
"Největší výzvou bylo pokusit se správně načasovat, abychom se ujistili, že bychom mohli získat tyto obrázky," řekl Heather Maliska, manažer dílčích projektů AirBOS. Kamery mohou zaznamenávat pouze asi tři sekundy a toto krátké záznamové okno se muselo shodovat s přesnými třemi sekundami, které byly T-38 pod B-200. "Jsem naprosto spokojený s tím, jak to tým dokázal vytáhnout." Náš operační tým tento manévr již provedl. Umí zarovnat manévr a naši piloti NASA a piloti letectva odvedli skvělou práci tam, kde měli být. “
"Zajímavé je, že když se podíváte na zadní T-38, vidíte, že tyto šoky jsou v interakci v křivce," řekl. "Je to proto, že vlečný T-38 letí v důsledku předních letadel, takže otřesy budou mít jiný tvar." Tato data nám skutečně pomohou lépe pochopit, jak tyto šoky interagují. “
Úroveň podrobností, kterou jste nikdy předtím neviděli
"Vidíme zde úroveň fyzických detailů, o kterých si nemyslím, že by to někdo viděl dříve," řekl Dan Banks, vedoucí výzkumný technik NASA Armstrong. "Když se podívám na data poprvé, myslím, že to fungovalo lépe, než jsme si mysleli." Je to velmi velký krok. “
Nový zobrazovací systém Schlieren má oproti předchozím verzím určité upgrady. Má širší úhlovou čočku než předchozí systémy, což umožňuje přesnější umístění letadla. Má také rychlejší snímkovou frekvenci. Při 1400 snímcích za sekundu je mnohem snazší vidět detail zvukových vln. Má také rychlejší systémy pro ukládání dat, které jsou spojeny se zvýšenou obnovovací frekvencí.
B200 také obdržel několik vylepšení s novým zobrazovacím systémem. Inženýři Avionics vyvinuli nový instalační systém pro kameru, který usnadňuje a zrychluje montáž.
"S předchozími iteracemi AirBOS trvalo až týden nebo více, než se integroval kamerový systém do letadla a fungovalo to." Tentokrát se nám to podařilo během jednoho dne dostat a fungovat, “řekl Tiffany Titus, inženýr letových operací. "Je načase, aby výzkumný tým mohl vyrazit a létat a získávat ta data."
NASA už nějakou dobu pracuje na tichém nadzvukovém letu a použila k tomu mnoho různých způsobů studia. Byly použity větrné tunely, jak jsou ve všech konstrukcích letadel, ale NASA přišla s jiným způsobem. Asi před třemi lety použili Slunce jako pozadí k zobrazení zvukových vln z nadzvukových trysek. Podívejte se na video níže od CNN.
Projekt komerční nadzvukové technologie není zaměřen pouze na snížení hluku zvukových výložníků. Zabývá se také palivovou účinností, emisemi a strukturální hmotností a flexibilitou, což jsou překážky pro lepší cestování letadlem. Shromážděná data budou sdílena s regulačními orgány v USA a po celém světě.
