Dopo oltre 10 anni di duro lavoro, la NASA ha raggiunto un altro traguardo. Siamo abituati alla NASA a raggiungere traguardi, ma questo è un po 'diverso. Questo è tutto su un tipo di fotografia che cattura immagini del flusso di fluidi.
Si chiama Schlieren Photography e schlieren è tedesco per "strisce". Fu sviluppato per la prima volta nel 1864 da un fisico tedesco di nome August Toepler per studiare il movimento supersonico. Ora, la NASA lo sta usando per vedere cosa succede quando gli aerei a reazione infrangono la barriera del suono, nel tentativo di eliminare il boom sonico che lo accompagna. E le immagini che stanno ottenendo sono piuttosto interessanti.
"Non abbiamo mai immaginato che sarebbe stato così chiaro, così bello."
- Physical Scientist J.T. Heineck di Ames Research della NASA.
C'è di più in questo oltre agli eye-candy però. Fa tutto parte di uno sforzo per creare velivoli supersonici più silenziosi. In questo momento, ci sono regole rigide sul volo di aerei supersonici sulla terra perché il rumore è così forte. Ma se il problema del rumore può essere risolto, consentirà un trasporto aereo più veloce.
Queste immagini schlieren sono state catturate da un altro aereo mentre guardava i due jet T-38 dalla base aeronautica di Edwards. L'aereo con la fotocamera è un B-200 ed è tutto parte del programma AirBOS (Air-air-air Background Oriented Schlieren) della NASA. AirBOS stesso fa parte del progetto commerciale della tecnologia supersonica della NASA.
Queste immagini più recenti provengono da un sistema di imaging schlieren aggiornato in grado di catturare immagini di onde d'urto di qualità superiore rispetto al passato. Un boom sonico si crea quando le onde d'urto provenienti da diverse parti dell'aeromobile si fondono e viaggiano nell'atmosfera. Immagini dettagliate come queste faranno avanzare lo studio del fenomeno del boom sonico.
“Non abbiamo mai immaginato che sarebbe stato così chiaro, così bello. Sono entusiasta del modo in cui queste immagini si sono rivelate ", ha detto J.T. Heineck, scienziato fisico presso il Centro ricerche Ames della NASA. "Con questo sistema aggiornato, da un ordine di grandezza, abbiamo migliorato sia la velocità che la qualità delle nostre immagini da ricerche precedenti."
I dati di queste immagini schlieren verranno utilizzati per progettare un aereo di prova. L'aereo, chiamato X-59 Quiet Supersonic Technology X-Plane, sarà un aeromobile a getto singolo lungo 94 piedi e largo 29,5 piedi. L'X-59 fa parte di ciò che la NASA chiama Low-Boom Flight Dimostration (LBFD.) La data di completamento del target è prevista per il 2021. (Meglio in fretta, NASA.)
La coppia di T-38 sta volando in una formazione stretta a velocità supersoniche. Il velivolo principale è circa 30 piedi più avanti del velivolo di trascinamento, e sono spostati verticalmente di circa 10 piedi. Questo non è un grosso problema per i piloti USAF altamente addestrati, ma c'è stata una ruga aggiunta. Il B-200 era a circa 30.000 piedi, con i T-38 di 2.000 piedi più in basso, più vicini del precedente sistema di imaging consentito. E i T-38 dovettero raggiungere velocità supersoniche nel momento esatto in cui volarono sotto il B-200 e il suo sistema di imaging schlieren.
"La più grande sfida è stata quella di cercare di ottenere i tempi corretti per essere sicuri di poter ottenere queste immagini". Heather Maliska, responsabile del sottoprogetto di AirBOS.
- Heather Maliska, responsabile del sottoprogetto di AirBOS.
"La più grande sfida è stata quella di cercare di ottenere i tempi corretti per essere sicuri di poter ottenere queste immagini", ha affermato Heather Maliska, responsabile del sottoprogetto di AirBOS. Le telecamere possono registrare solo per circa tre secondi e quella breve finestra di registrazione doveva coincidere con gli esatti tre secondi in cui i T-38 erano sotto il B-200. "Sono assolutamente contento di come il team è stato in grado di farlo. Il nostro team operativo ha già eseguito questo tipo di manovra. Sanno come allineare la manovra, e i nostri piloti della NASA e quelli dell'aeronautica hanno fatto un ottimo lavoro trovandosi dove dovevano essere ”.
"La cosa interessante è che se guardi il T-38 posteriore, vedi che questi shock interagiscono in una curva", ha detto. “Questo perché il T-38 in coda sta volando sulla scia del velivolo principale, quindi gli shock avranno una forma diversa. Questi dati ci aiuteranno davvero a migliorare la nostra comprensione di come interagiscono questi shock. "
Un livello di dettaglio mai visto prima
"Stiamo vedendo un livello di dettaglio fisico qui che non credo che nessuno abbia mai visto prima", ha dichiarato Dan Banks, ingegnere di ricerca senior presso la NASA Armstrong. "Solo guardando i dati per la prima volta, penso che le cose abbiano funzionato meglio di quanto avessimo immaginato. Questo è un grande passo. "
Il nuovo sistema di imaging schlieren ha alcuni aggiornamenti rispetto alle versioni precedenti. Ha un obiettivo ad angolo più ampio rispetto ai sistemi precedenti, consentendo un posizionamento più accurato del velivolo. Ha anche un frame rate più veloce. Con 1400 fotogrammi al secondo, è molto più facile vedere i dettagli delle onde sonore. Ha anche sistemi di archiviazione dati più veloci da abbinare alla sua frequenza dei fotogrammi aumentata.
Il B200 ha anche ricevuto alcuni aggiornamenti con il nuovo sistema di imaging. Gli ingegneri di Avionics hanno sviluppato un nuovo sistema di installazione per la telecamera per rendere il montaggio più facile e veloce.
“Con le precedenti iterazioni di AirBOS, ci sono voluti fino a una settimana o più per integrare il sistema di telecamere sull'aereo e farlo funzionare. Questa volta siamo riusciti a metterlo in funzione e farlo funzionare in un giorno ", ha dichiarato Tiffany Titus, ingegnere delle operazioni di volo. "A quel tempo il team di ricerca può utilizzare per uscire e volare e ottenere quei dati".
La NASA ha lavorato su un volo supersonico silenzioso da un po 'di tempo e hanno usato una varietà di modi per studiarlo. Le gallerie del vento sono state utilizzate, come lo sono in tutti i progetti di aeromobili, ma la NASA ha escogitato un altro modo. Circa tre anni fa, hanno usato il Sole come sfondo per immaginare le onde sonore dei getti supersonici. Guarda il video qui sotto dalla CNN.
Il Commercial Supersonic Technology Project non si concentra solo sulla riduzione del rumore per i boom sonici. Considera anche l'efficienza del carburante, le emissioni, il peso strutturale e la flessibilità, che sono tutti ostacoli al migliore trasporto aereo. I dati raccolti saranno condivisi con gli organismi di regolamentazione negli Stati Uniti e in tutto il mondo.
