NASA používá 150letou fotografickou techniku s několika vylepšeními 21. století k zachycení jedinečných a ohromujících snímků rázových vln vytvořených nadzvukovými letadly.
Tato technika, která se nazývá schlierenské snímky, lze použít k vizualizaci nadzvukových proudů vzduchu za letu v plném měřítku. Obvykle to lze provést pouze ve větrných tunelech pomocí modelů v měřítku, ale schopnost studovat letadla reálné velikosti létající atmosférou Země poskytuje lepší výsledky a může pomoci konstruktérům navrhnout lepší a tišší nadzvukové letouny.
A vedlejší výhodou je, že obrázky jsou úžasné a dramatické, vytvářejí malý „šok“ a hrůzu.
Začátkem tohoto roku NASA vydala několik schlierenových snímků pořízených vysokorychlostní kamerou namontovanou na spodní straně NASA Beechcraft B200 King Air, která zachytila snímky rychlostí 109 snímků za sekundu, zatímco nadzvukový letoun prošel několika tisíci stopami pod skvrnitou dezertní podlahou . K odstranění pouštního pozadí byl použit speciální software pro zpracování obrazu, poté bylo zkombinováno a průměrováno několik snímků, což vytváří jasný obraz rázových vln. Tomu se říká schlieren vzduch-vzduch.
"Schlieren Air-to-Air je důležitá technika letových testů pro lokalizaci a charakterizaci, s vysokým prostorovým rozlišením, rázové vlny vycházející z nadzvukových vozidel," řekl Dan Banks, hlavní řešitel projektu, prováděný v Armstrong Flight Research NASA Střed na základně letectva Edwards. "To nám umožňuje vidět geometrii rázové vlny v reálné atmosféře, když cílové letadlo letí přes teplotní a vlhkostní gradienty, které nelze ve větrných tunelech duplikovat."
Nyní však začali používat techniku, která by mohla přinést lepší výsledky: použít Slunce a Měsíc jako osvětlené pozadí. Tato metoda podsvícení se nazývá Schlieren orientovaná na pozadí pomocí nebeských objektů nebo BOSCO.
Skvrnité pozadí nebo jasný zdroj světla se používá k vizualizaci jevů aerodynamického proudění generovaných letadly nebo jinými objekty procházejícími mezi kamerou a pozadím.
NASA vysvětluje tuto techniku:
„Vizualizace toku je jedním ze základních nástrojů leteckého výzkumu a fotografie Schlieren se již mnoho let používá k vizualizaci gradientů hustoty vzduchu způsobených aerodynamickým tokem. Tato metoda tradičně vyžaduje složitou a přesně sladěnou optiku a také zdroj jasného světla. Refrakční světelné paprsky odhalily intenzitu gradientů hustoty vzduchu kolem testovaného objektu, obvykle modelu ve větrném tunelu. Zachycení schlierenových obrazů letadel v plném měřítku bylo ještě obtížnější kvůli potřebě přesného zarovnání letadla s kamerou a sluncem. “
Pak existují variace na tuto techniku. Jedna nedávná demonstrace použila Schlieren (CaKEBOS) Calcium-K Eclipse Background Oriented Schlieren. Podle hlavního vyšetřovatele Armstronga Michaela Hilla byl CaKEBOS důkazem koncepčního testu, aby bylo vidět, jak efektivně by bylo možné Slunce použít pro fotografování na pozadí orientované na schlieren.
"Použití nebeského objektu jako slunce na pozadí má při fotografování létajícího letadla spoustu výhod," řekl Hill. "Se zobrazovacím systémem na zemi může být cílové letadlo v jakékoli výšce, pokud je dost daleko na to, aby bylo zaostřeno."
Vědci zjistili, že pozemní metoda je výrazně ekonomičtější než metody vzduch-vzduch, protože nemusíte mít druhé letadlo nesoucí speciálně namontované kamerové vybavení. Tým řekl, že mohou používat vybavení na skladě.
Schlierenovy snímky byly původně vynalezeny v roce 1864 německým fyzikem Augustem Toeplerem.
Zjistěte více o technikě vzduch-vzduch zde a o technikách BOSCO zde.
