A NASA está usando uma técnica fotográfica de 150 anos com alguns ajustes do século 21 para capturar imagens únicas e impressionantes das ondas de choque criadas por aeronaves supersônicas.
Chamada de imagem schlieren, a técnica pode ser usada para visualizar o fluxo de ar supersônico com aeronaves em escala real em voo. Normalmente, isso só pode ser feito em túneis de vento usando modelos em escala, mas a capacidade de estudar aeronaves de tamanho real voando pela atmosfera da Terra fornece melhores resultados e pode ajudar os engenheiros a projetar aviões supersônicos melhores e mais silenciosos.
E um benefício colateral é que as imagens são incríveis e dramáticas, criando um pouco de "choque" e admiração.
No início deste ano, a NASA divulgou algumas imagens schlieren tiradas com uma câmera de alta velocidade montada na parte inferior de uma aeronave Beechcraft B200 King Air da NASA, que capturava imagens a 109 quadros por segundo enquanto uma aeronave supersônica passava vários milhares de pés debaixo de um piso de sobremesa salpicado . Um software especial de processamento de imagem foi usado para remover o fundo do deserto, depois combinar e calcular a média de vários quadros, o que produz uma imagem clara das ondas de choque. Isso é chamado schlieren ar-ar.
"Schlieren ar-ar é uma importante técnica de teste de vôo para localizar e caracterizar, com alta resolução espacial, ondas de choque que emanam de veículos supersônicos", disse Dan Banks, o principal investigador do projeto, realizado na Armstrong Flight Research da NASA. Centro na Base da Força Aérea de Edwards. "Isso nos permite ver a geometria das ondas de choque na atmosfera real, enquanto a aeronave alvo voa através de gradientes de temperatura e umidade que não podem ser duplicados em túneis de vento".
Mas agora eles começaram a usar uma técnica que pode fornecer melhores resultados: usar o Sol e a Lua como pano de fundo iluminado. Esse método retroiluminado é chamado Schlieren orientado a segundo plano usando Celestial Objects, ou BOSCO.
O fundo manchado ou uma fonte de luz brilhante é usada para visualizar os fenômenos de fluxo aerodinâmico gerados por aeronaves ou outros objetos que passam entre a câmera e o pano de fundo.
A NASA explica a técnica:
“A visualização de fluxo é uma das ferramentas fundamentais da pesquisa aeronáutica, e a fotografia schlieren é usada há muitos anos para visualizar gradientes de densidade do ar causados pelo fluxo aerodinâmico. Tradicionalmente, esse método exige óptica complexa e alinhada com precisão, além de uma fonte de luz brilhante. Os raios de luz refratados revelaram a intensidade dos gradientes de densidade do ar ao redor do objeto de teste, geralmente um modelo em um túnel de vento. Capturar imagens schlieren de uma aeronave em grande escala em vôo foi ainda mais desafiador devido à necessidade de alinhamento preciso do avião com a câmera e o sol. ”
Então, existem variações nessa técnica. Uma demonstração recente utilizou o Schlieren Orientado ao Fundo de Cálcio-Eclipse (CaKEBOS). De acordo com o investigador principal de Armstrong, Michael Hill, o CaKEBOS foi uma prova de conceito para verificar a eficácia com que o Sol poderia ser usado para fotografias schlieren orientadas para segundo plano.
"Usar um objeto celeste como o sol como pano de fundo tem muitas vantagens ao fotografar uma aeronave voadora", disse Hill. "Com o sistema de imagem no solo, a aeronave alvo pode estar em qualquer altitude, desde que esteja longe o suficiente para estar em foco".
Os pesquisadores descobriram que o método terrestre é significativamente mais econômico do que os métodos ar-a-ar, já que você não precisa ter uma segunda aeronave transportando equipamento de câmera especialmente montado. A equipe disse que pode usar equipamentos prontos para uso.
As imagens de Schlieren foram originalmente inventadas em 1864 pelo físico alemão August Toepler.
Saiba mais sobre a técnica ar-a-ar aqui e as técnicas BOSCO aqui.
