بعد أكثر من 10 سنوات من العمل الشاق ، وصلت وكالة ناسا إلى معلم آخر. لقد اعتدنا على بلوغ وكالة ناسا معالم بارزة ، لكن هذا الأمر مختلف قليلاً. كل هذا يتعلق بنوع من التصوير الفوتوغرافي الذي يلتقط صورًا لتدفق السوائل.
يطلق عليه Schlieren Photography ، و schlieren هو ألماني ل "خطوط". تم تطويره لأول مرة في عام 1864 من قبل فيزيائي ألماني يدعى August Toepler لدراسة حركة الأسرع من الصوت. الآن ، تستخدمه وكالة ناسا لمعرفة ما يحدث عندما تكسر الطائرات النفاثة حاجز الصوت ، في محاولة للقضاء على الطفرة الصوتية المصاحبة لها. والصور التي يحصلون عليها رائعة جدًا.
"لم نحلم أبدًا أن تكون بهذا الوضوح ، هذا الجميل."
- عالم فيزيائي ج. هاينك من Ames Research التابع لناسا.
هناك أكثر من ذلك من حلوى العين. كل ذلك جزء من جهد لإنشاء طائرات أسرع من الصوت. في الوقت الحالي ، هناك قواعد صارمة حول تحليق الطائرات الأسرع من الصوت فوق الأرض لأن الضوضاء عالية جدًا. ولكن إذا كان من الممكن حل مشكلة الضوضاء ، فسوف تسمح بالسفر الجوي بشكل أسرع.
تم التقاط هذه الصور الصارخة بواسطة طائرة أخرى أثناء مشاهدتها للطائرتين تي 38 من قاعدة إدواردز الجوية. الطائرة المزودة بالكاميرا هي B-200 ، وكلها جزء من برنامج AirBOS (الخلفية الجوية الموجهة نحو Schlieren) من وكالة ناسا. تعد AirBOS نفسها جزءًا من مشروع التكنولوجيا التجارية الأسرع من الصوت التابع لناسا.
تأتي هذه الصور الجديدة من نظام تصوير متطور يمكن أن يلتقط صورًا عالية الجودة لموجات الصدمة أكثر من أي وقت مضى. يتم إنشاء طفرة صوتية عندما تندمج موجات الصدمة من أجزاء مختلفة من الطائرة معًا وتسافر عبر الغلاف الجوي. ستؤدي الصور التفصيلية مثل هذه إلى تقدم دراسة ظاهرة الطفرة الصوتية.
"لم نحلم أبدًا أن تكون بهذا الوضوح ، هذا الجميل. قال جيه.تي. هاينك ، عالم فيزيائي في مركز أبحاث أميس التابع لوكالة ناسا. "مع هذا النظام الذي تمت ترقيته ، قمنا بترتيب من الحجم ، بتحسين كل من سرعة وجودة صورنا من الأبحاث السابقة."
سيتم استخدام البيانات من هذه الصور schlieren لتصميم طائرة اختبار. وستكون الطائرة ، التي تسمى X-59 Quiet Supersonic Technology X-Plane ، بطول 94 قدمًا وعرض 29.5 قدمًا. يعد X-59 جزءًا مما تسميه ناسا بمظاهرة طيران منخفضة الذراع (LBFD.) تاريخ الانتهاء المستهدف هو في وقت ما في عام 2021. (أفضل عجل ، ناسا.)
يطير زوج T-38s في تشكيل ضيق بسرعات تفوق سرعة الصوت. تتقدم الطائرة الرئيسية حوالي 30 قدمًا على الطائرة الزائدة ، ويتم تعويضها عموديًا بنحو 10 أقدام. هذه ليست مشكلة كبيرة للطيارين USAF المدربين تدريبا عاليا ، ولكن كان هناك تجعد إضافي. كان B-200 على بعد حوالي 30،000 قدم ، مع T-38s 2000 قدم أدناه ، أقرب من نظام التصوير السابق المسموح به. وكان على T-38s الوصول إلى سرعات تفوق سرعة الصوت في اللحظة التي طارت فيها تحت B-200 ونظام التصوير schlieren.
"كان التحدي الأكبر هو محاولة تصحيح التوقيت للتأكد من أنه يمكننا الحصول على هذه الصور." هيذر ماليسكا ، مديرة المشروع الفرعي في AirBOS.
- هيذر ماليسكا ، مديرة المشروع الفرعي في AirBOS.
وقالت هيذر ماليسكا ، مديرة المشروع الفرعي في AirBOS: "كان التحدي الأكبر هو محاولة تصحيح التوقيت للتأكد من أنه يمكننا الحصول على هذه الصور". لا يمكن أن تسجل الكاميرات سوى لمدة ثلاث ثوانٍ تقريبًا ، ويجب أن تتوافق نافذة التسجيل القصيرة هذه مع الثواني الثلاث الدقيقة التي كانت فيها T-38s تحت B-200. "أنا سعيد للغاية كيف تمكن الفريق من تحقيق ذلك. لقد قام فريق العمليات لدينا بهذا النوع من المناورة من قبل. إنهم يعرفون كيف يصطفون المناورة ، وقد قام طيارو ناسا وطياري سلاح الجو بعمل رائع في المكان الذي يحتاجون إليه. "
وقال: "المثير للاهتمام هو أنه إذا نظرت إلى الجزء الخلفي من طراز T-38 ، فإنك ترى أن هذه الصدمات تتفاعل نوعًا ما في منحنى". هذا لأن الطائرة الزائدة T-38 تطير في أعقاب الطائرة الرائدة ، لذلك ستتشكل الصدمات بشكل مختلف. ستساعدنا هذه البيانات حقًا في تعزيز فهمنا لكيفية تفاعل هذه الصدمات ".
مستوى من التفاصيل لم يسبق له مثيل من قبل
قال دان بانكس ، كبير مهندسي الأبحاث في وكالة ناسا أرمسترونغ: "إننا نشهد مستوى من التفاصيل الجسدية هنا لا أعتقد أن أي شخص قد شاهدها من قبل". "بمجرد النظر إلى البيانات لأول مرة ، أعتقد أن الأمور عملت بشكل أفضل مما كنا نتخيل. هذه خطوة كبيرة للغاية. "
يحتوي نظام التصوير الجديد على بعض الترقيات مقارنة بالإصدارات السابقة. لديها عدسة زاوية أوسع من الأنظمة السابقة ، مما يسمح بتحديد المواقع بدقة أكبر للطائرة. كما أن لديها معدل إطارات أسرع. بسرعة 1400 إطار في الثانية ، من الأسهل رؤية تفاصيل الموجات الصوتية. كما أن لديها أنظمة تخزين بيانات أسرع تتوافق مع معدل الإطار المتزايد لها.
كما تلقت B200 بعض الترقيات مع نظام التصوير الجديد. طور مهندسو إلكترونيات الطيران نظام تثبيت جديد للكاميرا لجعل التثبيت أسهل وأسرع.
"مع التكرارات السابقة لـ AirBOS ، استغرق الأمر ما يصل إلى أسبوع أو أكثر لدمج نظام الكاميرا في الطائرة وتشغيله. قال تيفاني تيتوس ، مهندس عمليات الطيران: "تمكنا هذه المرة من الدخول إليها والعمل في غضون يوم واحد". "حان الوقت الذي يمكن لفريق البحث استخدامه للخروج والسفر والحصول على هذه البيانات."
تعمل وكالة ناسا في رحلة هادئة تفوق سرعة الصوت لفترة طويلة ، وقد استخدمت مجموعة متنوعة من الطرق لدراستها. تم استخدام أنفاق الرياح ، كما هي في جميع تصميم الطائرات ، لكن وكالة ناسا توصلت إلى طريقة أخرى. قبل حوالي ثلاث سنوات ، استخدموا الشمس كخلفية لتصوير الموجات الصوتية من الطائرات الأسرع من الصوت. تحقق من الفيديو أدناه من CNN.
لا يركز مشروع تكنولوجيا الصوت فوق الصوتي التجاري فقط على الحد من ضجيج الطفرات الصوتية. كما أنها تبحث في كفاءة الوقود ، والانبعاثات ، والوزن الهيكلي والمرونة ، وكلها معوقات لتحسين السفر بالطائرة. ستتم مشاركة البيانات التي تم جمعها مع الهيئات التنظيمية في الولايات المتحدة وحول العالم.
