אחרי יותר מעשר שנים של עבודה קשה, נאס"א הגיעה לאבן דרך נוספת. אנו רגילים שנאס"א תגיע לאבני דרך, אך זו קצת שונה. כל זה קשור לסוג של צילום שמצלם תמונות של זרימת הנוזלים.
זה נקרא צילום שליירן, ושליירן הוא גרמני ל"פסים ". הוא פותח לראשונה בשנת 1864 על ידי פיזיקאי גרמני בשם אוגוסט טופלר לחקר התנועה העל-קולית. כעת, נאס"א משתמשת בו כדי לראות מה קורה כשמטוסי סילון שוברים את מחסום הקול, במאמץ לחסל את הבום הקולי שנלווה אליו. והתמונות שהם מקבלים די מגניבים.
"מעולם לא חלמנו שיהיה זה ברור, יפה כל כך."
- המדען הפיזי J.T. היינק ממחקר Ames של נאס"א.
אבל יש יותר מזה ממתקי עיניים. הכל חלק מהמאמץ ליצור מטוסים על-קוליים שקטים יותר. נכון לעכשיו, ישנם כללים נוקשים לגבי הטסת מטוסים על-קוליים מעל יבשה מכיוון שהרעש כל כך חזק. אבל אם ניתן לפתור את בעיית הרעש, היא תאפשר נסיעה מהירה יותר באוויר.
תמונות Schlieren אלה נלכדו על ידי מטוס אחר כשהוא צופה בשני מטוסי ה- T-38 מבסיס חיל האוויר אדוארדס. המטוס עם המצלמה הוא מטוס B-200, והכל חלק מתוכנית ה- AirBOS (של אוויר-אוויר-אוריינטציה שליירן שליירן) של נאס"א. AirBOS עצמה היא חלק מהפרויקט הטכנולוגי המסחרי-סופרסוני של נאס"א.
התמונות החדשות ביותר הללו מגיעות ממערכת הדמיית Schlieren משודרגת שיכולה לצלם תמונות באיכות גבוהה יותר של גלי הלם מתמיד. תנופה קולנית נוצרת כאשר גלי הלם מחלקים שונים של המטוס מתמזגים זה בזה ונוסעים באווירה. תמונות מפורטות כמו אלה יקדמו את המחקר של תופעת הבום הקולי.
"מעולם לא חלמנו שזה יהיה כל כך ברור, יפה. אני מתלהב מאיך שהתבררו התמונות האלה, "אמר J.T. היינק, מדען פיזיקלי במרכז המחקר של אמס של נאס"א. "עם מערכת משודרגת זו, שיפרנו, בסדר גודל, גם את המהירות וגם את האיכות של התמונות שלנו מהמחקר הקודם."
הנתונים מתמונות Schlieren אלה ישמשו לתכנון מטוס מבחן. המטוס, הנקרא X-59 Quiet Supersonic Technology X-Plane, יהיה מטוס באורך 94 רגל, 29.5 רגל רוחב סילון יחיד. ה- X-59 הוא חלק ממה ש- NASA מכנה הפגנת טיסת Low-Boom (LBFD.) תאריך השלמת היעד הוא מתישהו בשנת 2021. (מוטב למהר, נאס"א.)
צמד ה- T-38 טסים במערך הדוק במהירות העל-קולית. המטוס המוביל הוא כ -30 רגל לפני המטוס הנגרר, והם מתקזזים אנכית בכ -10 מטרים. זה לא עניין גדול עבור טייסי ארה"ב מטופחים מאוד, אבל היה קמט נוסף. ה- B-200 היה בגובה של 30,000 רגל, כאשר ה- T-38s היו 2,000 רגל מתחת, קרוב יותר ממערכת ההדמיה הקודמת שאפשרה. ו- T-38 נאלצו להגיע למהירויות על-קוליות ברגע המדויק בו טסו מתחת ל- B-200 ומערכת ההדמיה הגרויה שלו.
"האתגר הגדול ביותר היה ניסיון לתקן את התזמון כדי לוודא שנוכל להשיג את התמונות האלה." הת'ר מליסקה, מנהלת פרויקטים משנה של AirBOS.
- הת'ר מליסקה, מנהלת פרויקטים משנה של AirBOS.
"האתגר הגדול ביותר היה לנסות לתקן את התזמון כדי לוודא שנוכל להשיג את התמונות האלה," אמרה הת'ר מליסקה, מנהלת פרויקט המשנה של AirBOS. המצלמות יכולות להקליט רק כשלוש שניות, וחלון ההקלטה הקצר ההוא היה צריך להיות בקנה אחד עם שלוש השניות המדויקות שה- T-38 היו תחת ה- B-200. "אני שמח לחלוטין מאיך שהקבוצה הצליחה לסלק את זה. צוות התפעול שלנו ביצע בעבר תרגיל מסוג זה. הם יודעים לתאר את התמרון, וטייסי נאס"א שלנו וטייסי חיל האוויר עשו עבודה נהדרת להיות במקום שהם היו צריכים להיות. "
"מה שמעניין הוא, אם אתה מסתכל על ה- T-38 האחורי, אתה רואה את הזעזועים האלה סוג של אינטראקציה בעקומה," אמר. "הסיבה לכך היא שה- T-38 הנגרר טס בעקבות המטוס המוביל, כך שהזעזועים הולכים להיות מעוצבים בצורה שונה. נתונים אלו באמת יעזרו לנו לקדם את הבנתנו כיצד מזעזועים אלה מתקשרים. "
רמת פירוט שלא נראתה מעולם
דן בנקס, מהנדס מחקר בכיר בחברת נאס"א ארמסטרונג, אנו רואים כאן רמה של פירוט גופני שאיני חושב שאיש ראה מעולם. "פשוט מסתכל על הנתונים בפעם הראשונה, אני חושב שהדברים הסתדרו טוב יותר ממה שדמיינו. זה צעד גדול מאוד. "
מערכת ההדמיה schlieren החדשה כוללת כמה שדרוגים לעומת גרסאות קודמות. יש לו עדשת זווית רחבה יותר מאשר מערכות קודמות, ומאפשרת מיקום מדויק יותר של המטוס. יש לו גם קצב מסגרת מהיר יותר. במהירות של 1400 פריימים לשנייה, הרבה יותר קל לראות את הפרטים של גלי הקול. יש לו גם מערכות אחסון נתונים מהירות יותר שיכולות ללכת עם קצב המסגרת המוגבר שלה.
ה- B200 קיבלה גם כמה שדרוגים עם מערכת ההדמיה החדשה. מהנדסי אוויוניקה פיתחו מערכת התקנה חדשה למצלמה כדי להקל על ההרכבה והמהירה יותר.
"עם איטרציות קודמות של AirBOS, לקח שבוע או יותר לשלב את מערכת המצלמות בכלי הטיס ולהביא אותה לפעולה. הפעם הצלחנו להכניס את זה לתפקוד תוך יום, "אמר טיפאני טיטוס, מהנדס תפעול טיסה. "הגיע הזמן שצוות המחקר יכול להשתמש בכדי לצאת לטוס ולקבל את הנתונים האלה."
נאס"א עובדת על טיסה על-קולית שקטה די הרבה זמן, והם השתמשו במגוון דרכים כדי ללמוד אותה. מנהרות רוח שימשו, כמו בכל עיצוב המטוסים, אך נאס"א העלתה דרך אחרת. לפני כשלוש שנים הם השתמשו בשמש כתפאורה כדי לדמיין את גלי הקול ממטוסים קולית. בדוק את הסרטון למטה מ- CNN.
פרויקט הטכנולוגיה הסופרסוני המסחרי אינו מתמקד רק בהפחתת הרעש עבור בומים קוליים. כמו כן, הוא בוחן את יעילות הדלק, פליטות, ומשקל מבני וגמישות, וכל אלה מהווים מכשולים לנסיעה טובה יותר באוויר. הנתונים שנאספו ישותפו עם גורמי רגולציה בארצות הברית ובעולם.
