Setelah lebih dari 10 tahun bekerja keras, NASA telah mencapai kejayaan lain. Kami terbiasa dengan NASA mencapai tonggak, tetapi ini sedikit berbeza. Ini mengenai jenis fotografi yang merakam gambar aliran cecair.
Ini disebut Schlieren Photography, dan schlieren adalah bahasa Jerman untuk "coretan". Ia pertama kali dikembangkan pada tahun 1864 oleh seorang ahli fizik Jerman bernama August Toepler untuk mengkaji gerakan supersonik. Sekarang, NASA menggunakannya untuk melihat apa yang berlaku ketika pesawat jet memecahkan penghalang suara, dalam usaha untuk menghilangkan ledakan sonik yang menyertainya. Dan gambar yang mereka perolehi cukup hebat.
"Kami tidak pernah bermimpi bahawa ini akan menjadi jelas, ini indah."
- Saintis Fizikal J.T. Heineck dari Penyelidikan Ames NASA.
Terdapat lebih banyak lagi daripada permen mata. Itu semua adalah sebahagian daripada usaha untuk membuat pesawat supersonik yang lebih senyap. Buat masa ini, ada peraturan yang ketat mengenai terbang pesawat supersonik di darat kerana suara sangat kuat. Tetapi jika masalah kebisingan dapat diselesaikan, ini akan memungkinkan perjalanan udara lebih cepat.
Gambar schlieren ini ditangkap oleh pesawat lain ketika menyaksikan dua jet T-38 dari Pangkalan Tentera Udara Edwards. Pesawat dengan kamera adalah B-200, dan itu semua merupakan sebahagian daripada program AirBOS (Air-to-air Background Oriented Schlieren) NASA. AirBOS sendiri adalah sebahagian daripada Projek Teknologi Supersonik Komersial NASA.
Imej terbaru ini berasal dari sistem pengimejan schlieren yang ditingkatkan yang dapat menangkap gambar gelombang kejut berkualiti tinggi daripada sebelumnya. Gelombang sonik dicipta apabila gelombang kejutan dari pelbagai bahagian pesawat bergabung dan bergerak melalui atmosfera. Gambar terperinci seperti ini akan memajukan kajian fenomena sonik boom.
"Kami tidak pernah bermimpi bahawa ini akan menjadi jelas, ini indah. Saya gembira bagaimana gambar-gambar ini berubah, ”kata J.T. Heineck, Saintis Fizikal di Pusat Penyelidikan Ames NASA. "Dengan sistem yang dinaik taraf ini, kami, berdasarkan urutan besarnya, meningkatkan kecepatan dan kualiti gambar kami dari penyelidikan sebelumnya."
Data dari gambar schlieren ini akan digunakan untuk merancang pesawat uji. Pesawat tersebut, yang disebut X-59 Quiet Supersonic Technology X-Plane, akan menjadi pesawat jet tunggal selebar 94 kaki dan lebar 29.5 kaki. X-59 adalah sebahagian daripada apa yang disebut NASA sebagai Demonstrasi Penerbangan Low-Boom (LBFD.) Tarikh penyelesaian sasaran adalah pada tahun 2021. (Lebih baik tergesa-gesa, NASA.)
Pasangan T-38 terbang dalam formasi ketat pada kelajuan supersonik. Pesawat utama terletak kira-kira 30 kaki di depan pesawat belakang, dan mereka diimbangi secara menegak sekitar 10 kaki. Itu bukan masalah besar bagi juruterbang USAF yang terlatih, tetapi ada kerutan tambahan. B-200 berada di sekitar 30.000 kaki, dengan T-38s 2.000 kaki di bawah, lebih dekat daripada sistem pencitraan sebelumnya yang dibenarkan. Dan T-38 harus mencapai kecepatan supersonik pada saat yang tepat ketika mereka terbang di bawah B-200 dan sistem pencitraan schlierennya.
"Tantangan terbesar adalah berusaha mendapatkan waktu yang tepat untuk memastikan kita dapat memperoleh gambar-gambar ini." Heather Maliska, pengurus sub-projek AirBOS.
- Heather Maliska, pengurus sub-projek AirBOS.
"Cabaran terbesar adalah dengan memperbaik waktunya untuk memastikan kita dapat memperoleh gambar ini," kata Heather Maliska, pengurus sub-projek AirBOS. Kamera hanya dapat merakam sekitar tiga saat, dan tetingkap rakaman pendek itu bertepatan dengan tiga saat yang tepat bahawa T-38 berada di bawah B-200. "Saya sangat gembira dengan bagaimana pasukan berjaya melakukannya. Pasukan operasi kami telah melakukan manuver seperti ini sebelumnya. Mereka tahu bagaimana mengatur manuver, dan juruterbang NASA kami dan juruterbang Tentera Udara melakukan pekerjaan yang hebat di mana mereka mesti berada. "
"Yang menarik adalah, jika anda melihat T-38 belakang, anda akan melihat kejutan ini berinteraksi dalam lekukan," katanya. "Ini kerana T-38 yang tertinggal terbang di belakang pesawat terkemuka, sehingga guncangan akan dibentuk secara berbeda. Data ini benar-benar akan membantu kami meningkatkan pemahaman kami tentang bagaimana kejutan ini berinteraksi. "
Tahap Perincian yang Tidak Pernah Dilihat Sebelum Ini
"Kami melihat tahap perincian fizikal di sini yang saya rasa tidak ada yang pernah melihat sebelumnya," kata Dan Banks, jurutera penyelidikan kanan di NASA Armstrong. "Hanya melihat data untuk pertama kalinya, saya rasa semuanya berjalan lebih baik daripada yang kita bayangkan. Ini adalah langkah yang sangat besar. "
Sistem pengimejan schlieren baru mempunyai beberapa peningkatan berbanding versi sebelumnya. Ia mempunyai lensa sudut yang lebih luas daripada sistem sebelumnya, yang memungkinkan kedudukan pesawat lebih tepat. Ia juga mempunyai kadar bingkai yang lebih cepat. Dengan 1400 bingkai sesaat, lebih mudah untuk melihat perincian gelombang bunyi. Ia juga mempunyai sistem penyimpanan data yang lebih cepat untuk diselaraskan dengan peningkatan frame rate.
B200 juga menerima beberapa peningkatan dengan sistem pengimejan baru. Jurutera Avionics mengembangkan sistem pemasangan baru untuk kamera menjadikan pemasangan lebih mudah dan cepat.
"Dengan pengulangan AirBOS sebelumnya, diperlukan waktu hingga satu minggu atau lebih untuk mengintegrasikan sistem kamera ke dalam pesawat dan membuatnya berfungsi. Kali ini kami dapat memasukkannya dan berfungsi dalam sehari, ”kata Tiffany Titus, jurutera operasi penerbangan. "Inilah masanya pasukan penyelidik dapat menggunakan untuk pergi dan terbang, dan mendapatkan data tersebut."
NASA telah lama melakukan penerbangan supersonik yang tenang, dan mereka telah menggunakan pelbagai cara untuk mempelajarinya. Terowong angin telah digunakan, seperti dalam semua rancangan pesawat, tetapi NASA datang dengan cara lain. Kira-kira tiga tahun yang lalu, mereka menggunakan Matahari sebagai latar belakang untuk menggambarkan gelombang suara dari jet supersonik. Lihat video di bawah dari CNN.
Projek Teknologi Supersonik Komersial tidak hanya tertumpu pada pengurangan bunyi untuk ledakan sonik. Ini juga melihat kecekapan bahan bakar, pelepasan, dan berat struktur dan fleksibiliti, yang semuanya menjadi penghalang perjalanan udara yang lebih baik. Data yang dikumpulkan akan dikongsi dengan badan pengawalselia di AS dan di seluruh dunia.
