Setelah lebih dari 10 tahun bekerja keras, NASA telah mencapai tonggak sejarah lain. Kami terbiasa dengan NASA mencapai tonggak, tapi yang ini sedikit berbeda. Ini semua tentang jenis fotografi yang menangkap gambar dari aliran cairan.
Ini disebut Schlieren Photography, dan schlieren adalah bahasa Jerman untuk "coretan." Ini pertama kali dikembangkan pada tahun 1864 oleh seorang fisikawan Jerman bernama August Toepler untuk mempelajari gerakan supersonik. Sekarang, NASA menggunakannya untuk melihat apa yang terjadi ketika pesawat jet menembus penghalang suara, dalam upaya untuk menghilangkan ledakan sonik yang menyertainya. Dan gambar yang mereka dapatkan sangat keren.
"Kami tidak pernah bermimpi bahwa ini akan sejelas ini, seindah ini."
- Ilmuwan Fisik J.T. Heineck dari NASA Ames Research.
Ada lebih dari ini selain eye-candy. Ini semua adalah bagian dari upaya untuk menciptakan pesawat supersonik yang lebih tenang. Saat ini, ada aturan ketat tentang menerbangkan pesawat supersonik ke darat karena suaranya sangat keras. Tetapi jika masalah kebisingan dapat dipecahkan, itu akan memungkinkan perjalanan udara yang lebih cepat.
Gambar-gambar schlieren ini ditangkap oleh pesawat lain ketika menyaksikan dua jet T-38 dari Pangkalan Angkatan Udara Edwards. Pesawat dengan kamera adalah B-200, dan itu semua adalah bagian dari program AirBOS (Air-to-air Background Oriented Schlieren) NASA. AirBOS sendiri adalah bagian dari Proyek Teknologi Supersonik Komersial NASA.
Gambar-gambar terbaru ini berasal dari sistem pencitraan schlieren yang ditingkatkan yang dapat menangkap gambar gelombang kejut yang lebih berkualitas daripada sebelumnya. Boom sonik tercipta ketika gelombang kejut dari berbagai bagian pesawat bergabung dan melakukan perjalanan melalui atmosfer. Gambar terperinci seperti ini akan memajukan studi fenomena ledakan sonik.
“Kami tidak pernah bermimpi bahwa ini akan sejelas ini, seindah ini. Saya sangat gembira tentang bagaimana gambar-gambar ini berubah, ”kata J.T. Heineck, Ilmuwan Fisik di Pusat Penelitian Ames NASA. "Dengan sistem yang ditingkatkan ini, kami telah, dengan urutan besarnya, meningkatkan kecepatan dan kualitas citra kami dari penelitian sebelumnya."
Data dari gambar-gambar schlieren ini akan digunakan untuk merancang pesawat uji. Pesawat, yang disebut X-59 Quiet Supersonic Technology X-Plane, akan menjadi 94-kaki, pesawat tunggal-jet lebar 29,5 kaki. X-59 adalah bagian dari apa yang disebut NASA dengan Low-Boom Flight Demonstration (LBFD.). Tanggal penyelesaian target adalah sekitar tahun 2021. (Lebih baik bergegas, NASA.)
Pasangan T-38 terbang dalam formasi ketat dengan kecepatan supersonik. Pesawat utama berada sekitar 30 kaki di depan pesawat yang tertinggal, dan mereka diimbangi secara vertikal sekitar 10 kaki. Itu bukan masalah besar bagi pilot USAF yang sangat terlatih, tetapi ada kerutan tambahan. B-200 berada di sekitar 30.000 kaki, dengan T-38s 2.000 kaki di bawah, lebih dekat dari sistem pencitraan sebelumnya diizinkan. 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 mencoba untuk mendapatkan pengaturan waktu yang tepat untuk memastikan kami bisa mendapatkan gambar-gambar ini." Heather Maliska, manajer sub proyek AirBOS.
- Heather Maliska, manajer sub proyek AirBOS.
“Tantangan terbesar adalah mencoba untuk mendapatkan pengaturan waktu yang tepat untuk memastikan kami bisa mendapatkan gambar-gambar ini,” kata Heather Maliska, manajer sub-proyek AirBOS. Kamera hanya dapat merekam sekitar tiga detik, dan jendela perekaman pendek itu harus bertepatan dengan tiga detik tepat bahwa T-38 berada di bawah B-200. "Saya benar-benar senang dengan bagaimana tim dapat melakukan ini. Tim operasi kami telah melakukan manuver jenis ini sebelumnya. Mereka tahu bagaimana cara mengatur manuver, dan pilot NASA kami dan pilot Angkatan Udara melakukan pekerjaan yang baik di tempat yang mereka butuhkan. "
"Yang menarik adalah, jika Anda melihat bagian belakang T-38, Anda melihat guncangan semacam ini berinteraksi dalam kurva," katanya. “Ini karena T-38 trailing terbang di belakang pesawat terkemuka, sehingga guncangan akan dibentuk secara berbeda. Data ini benar-benar akan membantu kami memajukan pemahaman kami tentang bagaimana guncangan ini berinteraksi. "
Tingkat Detail yang Tidak Pernah Dilihat Sebelumnya
"Kami melihat tingkat detail fisik di sini yang menurut saya tidak pernah dilihat siapa pun sebelumnya," kata Dan Banks, insinyur riset senior di NASA Armstrong. "Hanya melihat data untuk pertama kalinya, saya pikir semuanya berjalan lebih baik dari yang kita bayangkan. Ini adalah langkah yang sangat besar. "
Sistem pencitraan schlieren baru memiliki beberapa peningkatan dibandingkan versi sebelumnya. Ini memiliki lensa sudut yang lebih luas daripada sistem sebelumnya, memungkinkan pemosisian pesawat lebih akurat. Ini juga memiliki frame rate yang lebih cepat. Pada 1400 frame per detik, jauh lebih mudah untuk melihat detail gelombang suara. Ia juga memiliki sistem penyimpanan data yang lebih cepat seiring dengan peningkatan frame rate-nya.
B200 juga menerima beberapa peningkatan dengan sistem pencitraan baru. Insinyur Avionik mengembangkan sistem instalasi baru untuk kamera agar pemasangan lebih mudah dan lebih cepat.
“Dengan iterasi AirBOS sebelumnya, butuh satu minggu atau lebih untuk mengintegrasikan sistem kamera ke dalam pesawat dan membuatnya bekerja. Kali ini kami bisa masuk dan berfungsi dalam sehari, ”kata Tiffany Titus, insinyur operasi penerbangan. "Saat itu tim peneliti dapat menggunakan untuk pergi dan terbang, dan mendapatkan data itu."
NASA telah bekerja pada penerbangan supersonik yang tenang selama beberapa waktu, dan mereka telah menggunakan berbagai cara untuk mempelajarinya. Terowongan angin telah digunakan, karena mereka ada di semua desain pesawat, tetapi NASA datang dengan cara lain. Sekitar tiga tahun lalu, mereka menggunakan Matahari sebagai latar belakang untuk membayangkan gelombang suara dari jet supersonik. Lihat video di bawah ini dari CNN.
Proyek Teknologi Supersonik Komersial tidak hanya berfokus pada pengurangan kebisingan untuk ledakan sonik. Ia juga memperhatikan efisiensi bahan bakar, emisi, dan bobot serta fleksibilitas struktural, yang semuanya merupakan penghalang untuk perjalanan udara yang lebih baik. Data yang dikumpulkan akan dibagikan dengan badan pengawas di AS dan di seluruh dunia.
