La NASA está utilizando una técnica fotográfica de hace 150 años con algunos ajustes del siglo XXI para capturar imágenes únicas e impresionantes de las ondas de choque creadas por aviones supersónicos.
Llamadas imágenes de schlieren, la técnica se puede utilizar para visualizar el flujo de aire supersónico con aviones a gran escala en vuelo. Por lo general, esto solo se puede hacer en túneles de viento utilizando modelos a escala, pero poder estudiar aviones de tamaño real que vuelan a través de la atmósfera de la Tierra proporciona mejores resultados y puede ayudar a los ingenieros a diseñar aviones supersónicos mejores y más silenciosos.
Y un beneficio adicional es que las imágenes son sorprendentes y dramáticas, creando un poco de "conmoción" y asombro.
A principios de este año, la NASA lanzó algunas imágenes schlieren tomadas con una cámara de alta velocidad montada en la parte inferior de un Beechcraft B200 King Air de la NASA, que capturó imágenes a 109 cuadros por segundo mientras un avión supersónico pasaba varios miles de pies debajo de un piso de postre moteado . Se usó un software especial de procesamiento de imágenes para eliminar el fondo del desierto, luego combinar y promediar múltiples cuadros, lo que produce una imagen clara de las ondas de choque. Esto se llama schlieren aire-aire.
"Schlieren aire-aire es una técnica importante de prueba de vuelo para localizar y caracterizar, con alta resolución espacial, ondas de choque que emanan de vehículos supersónicos", dijo Dan Banks, el investigador principal del proyecto, que se realiza en Armstrong Flight Research de la NASA. Centro en la Base de la Fuerza Aérea Edwards. "Nos permite ver la geometría de la onda de choque en la atmósfera real a medida que el avión objetivo vuela a través de gradientes de temperatura y humedad que no pueden duplicarse en los túneles de viento".
Pero ahora han comenzado a usar una técnica que podría proporcionar mejores resultados: usar el Sol y la Luna como fondo iluminado. Este método retroiluminado se llama Schlieren orientado a fondo utilizando objetos celestes, o BOSCO.
El fondo moteado o una fuente de luz brillante se utiliza para visualizar fenómenos de flujo aerodinámico generados por aviones u otros objetos que pasan entre la cámara y el fondo.
La NASA explica la técnica:
“La visualización del flujo es una de las herramientas fundamentales de la investigación aeronáutica, y la fotografía schlieren se ha utilizado durante muchos años para visualizar los gradientes de densidad del aire causados por el flujo aerodinámico. Tradicionalmente, este método ha requerido ópticas complejas y alineadas con precisión, así como una fuente de luz brillante. Los rayos de luz refractados revelaron la intensidad de los gradientes de densidad del aire alrededor del objeto de prueba, generalmente un modelo en un túnel de viento. Capturar imágenes schlieren de un avión a gran escala en vuelo fue aún más difícil debido a la necesidad de una alineación precisa del avión con la cámara y el sol ".
Entonces, hay variaciones en esta técnica. Una demostración reciente utilizó Calcium-K Eclipse Background Oriented Schlieren (CaKEBOS). Según el investigador principal de Armstrong, Michael Hill, CaKEBOS fue una prueba de prueba de concepto para ver qué tan eficazmente se podía usar el Sol para fotografía schlieren orientada al fondo.
"Usar un objeto celeste como el sol como fondo tiene muchas ventajas al fotografiar un avión volador", dijo Hill. "Con el sistema de imágenes en el suelo, el avión objetivo puede estar a cualquier altitud siempre que esté lo suficientemente lejos como para estar enfocado".
Los investigadores encontraron que el método basado en tierra es significativamente más económico que los métodos aire-aire, ya que no es necesario tener un segundo avión con equipo de cámara especialmente montado. El equipo dijo que pueden usar equipos listos para usar.
Las imágenes de Schlieren fueron inventadas originalmente en 1864 por el físico alemán August Toepler.
Obtenga más información sobre la técnica aire-aire aquí y las técnicas BOSCO aquí.
