Überschall Flugzeuge malen"" wunderschöne Schockwellen in den Himmel (Fotos)

Eine neue Technik hat Bilder von den Schallwellen eingefangen, die sich bilden, wenn Flugzeuge die Schallmauer durchbrach.

Die neuen Bilder könnten eines Tages helfen Ingenieure entwerfen leiser Überschall Flugzeuge durch die Identifizierung der Regionen, wo eine Schockwelle die meisten Geräusche produziert.

Derzeit, verhindern, dass strenge Vorschriften Überschallflüge fliegen wohl oder übel in den Vereinigten Staaten wegen der ohrenbetäubenden Lärm. Aber die Lehren aus der Luft Strukturen rund um Militärstandard Flugzeuge die Aerodynamik der superspeedy Jets verbessern könnte.

"Das Endziel zu erleichtern die Möglichkeit eine neue Regelung der Geschwindigkeit und öffnen einen neuen kommerziellen Markt für den zivilen Transport", sagte Tom Jones, der Projektmanager für Flug an das kommerzielle Überschall Technologie-Projekt bei der NASA, in einer Erklärung. [Siehe Bilder von Stoßwellen um die Überschall-Jets]

Schlieren Fotografie

Die auffällige Bilder wurden aufgenommen mit einer 150 Jahre alten Methode bekannt als Schlieren Fotografie. (Schlieren bedeutet "Streifen" auf Deutsch).

Zuerst im Jahre 1864 von dem Physiker August Toepler entwickelte Technik konzentriert sich eine hoch abgestimmte Palette von Lichtstrahlen auf ein Objekt. Alle Schallwellen aus dem bewegten Objekt squish und dehnen die Luft um das Objekt verändern die Dichte der Luft. Das, wiederum, ändert das Objekt, wie das Licht reflektiert und diese Änderungen der Lichtintensität werden dann in ein Schattenbild aufgenommen.

Aber Schlieren, die Techniken in der Regel ziemlich erfordern anspruchsvolle Kamera-Ausrüstung und waren nicht in der Vergangenheit in Flugzeugen am Himmel verwendet. Stattdessen setzten Forscher auf Modellen im Windkanal. Andere Modifikationen haben auf die Sonne als Lichtquelle, sondern produzierten Bilder wurden zu körnig, um Details über die feinen Strukturen aufzudecken, die im Rahmen der Stoßwelle bilden laut NASA.

Air-basierte Methode

Aber in den letzten Jahren haben Wissenschaftler eine andere Methode, genannt Hintergrund-orientierte Schlieren, verwendet, um Bilder zu erfassen. In diesem System Aufnahmen mehrere im Flugzeug fliegen vor dem gesprenkelten Hintergrund. Luftdichte Veränderungen durch die Schockwelle verzerren das Hintergrundmuster und ausgeklügelte Bildverarbeitungs-Techniken können dann die turbulente Strömungsmuster offenbaren.

Im Jahr 2011 NASA-Wissenschaftler herausgefunden, wie man nehmen diese Methode in der Luft, mit einer Technik namens sie Luft/Luft-Schlieren. Sie angebracht eine Kamera, die Fotos mit 109 Bildern pro Sekunde auf einer Ebene, eine NASA Beechcraft B200 King Air genannt, und dann flog es mehrere tausend Fuß oberhalb eines NASA f-18-Kampfjets, das in einen geraden Weg mit einer Geschwindigkeit von bis zu Mach 1,09 flog fangen kann. (Mach 1 oder 768 mph (1.236 km/h) ist die Schallgeschwindigkeit auf Meereshöhe). In diesem Fall war die struppige Mojave-Wüstenlandschaft, mit Kakteen und Tumbleweeds, natürlich gesprenkelten Hintergrund.

Die Ergebnisse zeigten die feinkörnigen Strukturen innerhalb der Stoßwelle.

"Luft-Luft-Schlieren ist eine wichtige Technik für die Lokalisierung und Charakterisierung mit hoher räumlicher Auflösung, Schockwellen aus Überschall Fahrzeuge Flügelvorderkanten", sagte Dan Banks, Forschungsleiter am Projekt der NASA Armstrong Flight Research Center in Palmdale, Kalifornien. "Es erlaubt uns, die Schockwelle Geometrie in der realen Atmosphäre als Ziel zu sehen, das Flugzeug fliegt durch Temperatur und Luftfeuchtigkeit Steigungen, die im Windkanal nicht kopiert werden können."

Spektakuläre Bilder

Um zu sehen, wenn sie bessere Bilder in 2014 bekommen konnte, installiert die Wissenschaftler zwei Kameras auf die King-Air, die höhere Auflösung mit einer höheren Framerate Aufnahmen. In einer Reihe von Tests im Laufe der nächsten Monate, die aktualisierten King Air erfasst Bilder von einem NASA f-15, f-18 und T - 38 C im Flug.

Die King Air ein subsonic Flugzeug war während die anderen Flugzeugen Geschwindigkeiten schneller als Ton unterwegs waren machen die Flugwege schwierig zu synchronisieren, sagten die Forscher. Weil beide Flugzeuge gefährlich nah beieinander waren, mussten auch die Flugzeuge Navigationssysteme angeschlossen werden.

"Zwei sehr unterschiedliche Flugzeuge sicher zu koordinieren, in unmittelbarer Nähe und mit einer schnellen Schließung, benötigt eine gesamte Teamleistung", sagte Air Force Testpilot Major Jonathan Orso, der die t-38 flog.

Nach jedem Flug das Team Bildverarbeitung verwendet, um dem gesprenkelten Hintergrund herausfiltern und dann gemittelt mehrere grobe Schockwelle Bilder um klarere Bilder der Luft Strukturen zu erzeugen.

Die Flugzeuge auch durchgeführt eine Anzahl von Herzschlagfinale Manöver und Höhenänderungen. Diese Kombination half dem Team einige der ersten Seitenansichten der Schock Struktur rund um die Flieger zu produzieren.

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