NASA uporablja 150-letno fotografsko tehniko z nekaj tvitom 21. stoletja, da posname edinstvene in osupljive slike udarnih valov, ki jih ustvarjajo nadzvočna letala.
Tehnika se imenuje schlieren posnetki in se lahko uporabijo za vizualizacijo nadzvočnega zračnega toka z letali v polnem obsegu med letom. Običajno je to mogoče storiti le v vetrovnicah z uporabo merilnih modelov, vendar pa lahko študiranje zrakoplovov velike velikosti, ki letijo skozi ozračje Zemlje, prinese boljše rezultate in lahko inženirjem pomaga pri načrtovanju boljših in tišjih nadzvočnih letal.
In stranska korist je, da so slike neverjetne in dramatične, kar ustvarja malo “šoka” in strahospoštovanja.
V začetku tega leta je NASA objavila nekaj schlierenskih posnetkov, posnetih s hitrohitrostno kamero, nameščeno na spodnji strani NASA Beechcraft B200 King Air, ki je posnela slike s hitrostjo 109 sličic na sekundo, medtem ko je nadzvočno letalo prešlo nekaj tisoč čevljev pod črtastim desertnim dnom. . Za odstranitev ozadja puščave smo uporabili posebno programsko opremo za obdelavo slik, nato pa združili in povprečili več kadrov, kar daje jasno sliko udarnih valov. Temu se reče šlaren zrak-zrak.
"Schlieren zrak-zrak je pomembna tehnika testiranja letenja za lociranje in karakterizacijo z visoko prostorsko ločljivostjo udarnih valov, ki izvirajo iz nadzvočnih vozil," je dejal Dan Banks, glavni preiskovalec projekta, ki ga je izvedel NASA-in Armstrong Flight Research Center v letalski bazi Edwards. "Omogoča nam, da vidimo geometrijo udarnih valov v resničnem ozračju, ko ciljno letalo leti skozi gradiente temperature in vlage, ki jih ni mogoče podvajati v vetrovnicah."
Zdaj pa so začeli uporabljati tehniko, ki bi lahko prinesla boljše rezultate: uporabo Sonca in Lune kot osvetljenega ozadja. Ta metoda z osvetlitvijo se imenuje ozadje usmerjena Schlieren z uporabo nebesnih objektov ali BOSCO.
Okrašeno ozadje ali svetel vir svetlobe se uporablja za vizualizacijo pojavov aerodinamičnega toka, ki jih ustvarjajo letala ali drugi predmeti, ki prehajajo med kamero in ozadjem.
NASA razlaga tehniko:
»Vizualizacija pretoka je eno od temeljnih orodij letalskih raziskav, zato se schlieren fotografija že vrsto let uporablja za vizualizacijo gradientov gostote zraka, ki jih povzroča aerodinamični pretok. Tradicionalno ta metoda zahteva zapleteno in natančno poravnano optiko, pa tudi svetel vir svetlobe. Prelomljeni svetlobni žarki so razkrivali intenzivnost gradientov gostote zraka okoli preskusnega objekta, ponavadi model v vetrovniku. Zajemanje schlierenskih posnetkov polnoletnega letala med letom je bilo še toliko bolj zahtevno zaradi potrebe po natančni poravnavi letala s kamero in soncem. "
Potem obstajajo različice te tehnike. V nedavni predstavitvi je bil uporabljen ozadje, usmerjeno v kalcij-K Eclipse Schlieren (CaKEBOS). Po besedah glavnega raziskovalca Armstronga Michaela Hilla je bil CaKEBOS dokaz konceptualnega preizkusa, s katerim smo videli, kako učinkovito je Sonce mogoče uporabiti za ozadje usmerjeno fotografiranje schlierena.
"Uporaba nebesnega predmeta, kot je sonce za ozadje, ima veliko prednosti pri fotografiranju letečega letala," je dejal Hill. "S sistemom slikanja na tleh je lahko ciljno letalo na kateri koli višini, dokler je dovolj daleč, da je v fokusu."
Raziskovalci so ugotovili, da je zemeljska metoda bistveno bolj varčna od metod zrak-zrak, saj vam ni treba imeti drugega zrakoplova, ki bi imelo posebej nameščeno opremo za kamero. Ekipa je dejala, da lahko uporabljajo opremo, ki ni na policah.
Schlieren posnetke je prvotno izumil leta 1864 nemški fizik August Toepler.
Več o tehniki zrak-zrak najdete tukaj in tehniki BOSCO tukaj.
