La NASA utilizza una tecnica fotografica di 150 anni con alcune modifiche del 21 ° secolo per catturare immagini uniche e sbalorditive delle onde d'urto create da velivoli supersonici.
Chiamato immaginario schlieren, la tecnica può essere utilizzata per visualizzare il flusso d'aria supersonico con velivoli su larga scala in volo. Di solito, questo può essere fatto solo nelle gallerie del vento usando modelli in scala, ma essere in grado di studiare aerei di dimensioni reali che volano nell'atmosfera terrestre fornisce risultati migliori e può aiutare gli ingegneri a progettare aerei supersonici migliori e più silenziosi.
E un vantaggio secondario è che le immagini sono sorprendenti e drammatiche, creando un po 'di "shock" e soggezione.
All'inizio di quest'anno, la NASA ha rilasciato alcune immagini schlieren scattate con una telecamera ad alta velocità montata sul lato inferiore di un Beechcraft B200 King Air della NASA, che ha catturato immagini a 109 fotogrammi al secondo mentre un velivolo supersonico passava diverse migliaia di piedi sotto un pavimento macchiato di dessert . È stato utilizzato uno speciale software di elaborazione delle immagini per rimuovere lo sfondo del deserto, quindi combinare e mediare più fotogrammi, il che produce un'immagine chiara delle onde d'urto. Questo si chiama schlieren aria-aria.
"Schlieren aria-aria è un'importante tecnica di test di volo per localizzare e caratterizzare, con alta risoluzione spaziale, onde d'urto che emanano da veicoli supersonici", ha detto Dan Banks, il principale investigatore del progetto, condotto presso la Armstrong Flight Research della NASA Centro alla base aeronautica di Edwards. "Ci consente di vedere la geometria dell'onda d'urto nell'atmosfera reale mentre l'aereo bersaglio vola attraverso gradienti di temperatura e umidità che non possono essere duplicati nelle gallerie del vento."
Ma ora hanno iniziato a utilizzare una tecnica che potrebbe fornire risultati migliori: utilizzare il Sole e la Luna come sfondo illuminato. Questo metodo retroilluminato si chiama Schlieren orientato allo sfondo usando Celestial Objects o BOSCO.
Lo sfondo macchiato o una fonte di luce intensa viene utilizzato per visualizzare i fenomeni di flusso aerodinamico generati da aerei o altri oggetti che passano tra la telecamera e lo sfondo.
La NASA spiega la tecnica:
“La visualizzazione del flusso è uno degli strumenti fondamentali della ricerca aeronautica e la fotografia schlieren è stata utilizzata per molti anni per visualizzare i gradienti di densità dell'aria causati dal flusso aerodinamico. Tradizionalmente, questo metodo ha richiesto un'ottica complessa e allineata con precisione, nonché una sorgente di luce intensa. I raggi di luce rifratta hanno rivelato l'intensità dei gradienti di densità dell'aria attorno all'oggetto del test, di solito un modello in una galleria del vento. Catturare immagini schlieren di un aereo in scala reale in volo è stato ancora più difficile a causa della necessità di un allineamento preciso dell'aereo con la telecamera e il sole. ”
Quindi, ci sono variazioni su questa tecnica. Una recente dimostrazione ha utilizzato Calcium-K Eclipse Background Oriented Schlieren (CaKEBOS). Secondo il principale investigatore di Armstrong, Michael Hill, CaKEBOS è stata una prova del concetto di prova per vedere quanto efficacemente il Sole potesse essere usato per la fotografia schlieren orientata sullo sfondo.
"L'uso di un oggetto celeste come il sole per uno sfondo ha molti vantaggi quando si fotografa un aereo in volo", ha detto Hill. "Con il sistema di imaging a terra, l'aeromobile bersaglio può trovarsi a qualsiasi altitudine purché sia abbastanza lontano da essere a fuoco."
I ricercatori hanno scoperto che il metodo a terra è significativamente più economico dei metodi aria-aria, dal momento che non è necessario avere un secondo aereo che trasporta apparecchiature fotografiche appositamente montate. Il team ha affermato di poter utilizzare attrezzature standard.
Le immagini di Schlieren furono originariamente inventate nel 1864 dal fisico tedesco August Toepler.
Scopri di più sulla tecnica aria-aria qui e sulle tecniche BOSCO qui.
