NASA đang sử dụng một kỹ thuật nhiếp ảnh 150 năm tuổi với một vài điều chỉnh trong thế kỷ 21 để ghi lại những hình ảnh độc đáo và tuyệt đẹp về sóng xung kích được tạo ra bởi máy bay siêu thanh.
Được gọi là hình ảnh scherien, kỹ thuật này có thể được sử dụng để hình dung luồng không khí siêu thanh với máy bay quy mô đầy đủ trong chuyến bay. Thông thường, điều này chỉ có thể được thực hiện trong các hầm gió bằng cách sử dụng các mô hình tỷ lệ, nhưng việc có thể nghiên cứu máy bay có kích thước thật bay qua bầu khí quyển Trái đất mang lại kết quả tốt hơn và có thể giúp các kỹ sư thiết kế các máy bay siêu âm tốt hơn và yên tĩnh hơn.
Và một lợi ích phụ là những hình ảnh này thật tuyệt vời và ấn tượng, tạo ra một chút sốc và kinh ngạc.
Đầu năm nay, NASA đã công bố một số hình ảnh sơ khai được chụp bằng camera tốc độ cao gắn ở mặt dưới của NASA Beechcraft B200 King Air, chụp được hình ảnh ở 109 khung hình mỗi giây trong khi một chiếc máy bay siêu thanh vượt qua vài nghìn feet bên dưới sàn tráng miệng lốm đốm . Phần mềm xử lý hình ảnh đặc biệt đã được sử dụng để loại bỏ nền sa mạc, sau đó kết hợp và lấy trung bình nhiều khung hình, tạo ra một bức tranh rõ ràng về sóng xung kích. Điều này được gọi là sơ đồ không khí.
Dan Banks, nhà nghiên cứu chính của dự án, được thực hiện tại Nghiên cứu chuyến bay Armstrong của NASA, Dan Banks cho biết, đó là một kỹ thuật thử nghiệm chuyến bay quan trọng để định vị và mô tả đặc điểm, với độ phân giải không gian cao, sóng xung kích phát ra từ các phương tiện siêu thanh. Trung tâm tại căn cứ không quân Edwards. Nó cho phép chúng ta nhìn thấy hình học sóng xung kích trong bầu khí quyển thực khi máy bay mục tiêu bay qua các gradient nhiệt độ và độ ẩm không thể nhân đôi trong các đường hầm gió.
Nhưng bây giờ, họ đã bắt đầu sử dụng một kỹ thuật có thể mang lại kết quả tốt hơn: sử dụng Mặt trời và Mặt trăng làm nền sáng. Phương pháp chiếu sáng ngược này được gọi là Sơ đồ hướng nền bằng cách sử dụng Đối tượng thiên thể, hoặc BOSCO.
Nền lốm đốm hoặc nguồn sáng chói được sử dụng để hiển thị các hiện tượng dòng chảy khí động học được tạo ra bởi máy bay hoặc các vật thể khác đi qua giữa máy ảnh và phông nền.
NASA giải thích kỹ thuật:
Trực quan hóa dòng chảy là một trong những công cụ cơ bản của nghiên cứu hàng không, và nhiếp ảnh scherien đã được sử dụng trong nhiều năm để hình dung độ dốc mật độ không khí gây ra bởi dòng chảy khí động học. Theo truyền thống, phương pháp này đã yêu cầu quang học phức tạp và liên kết chính xác cũng như một nguồn sáng. Các tia sáng khúc xạ cho thấy cường độ của gradient mật độ không khí xung quanh đối tượng thử nghiệm, thường là mô hình trong một đường hầm gió. Việc chụp được những hình ảnh sơ khai của một chiếc máy bay cỡ lớn trong chuyến bay thậm chí còn khó khăn hơn do nhu cầu căn chỉnh chính xác của máy bay với máy ảnh và mặt trời.
Sau đó, có các biến thể về kỹ thuật này. Một cuộc biểu tình gần đây đã sử dụng công cụ định hướng nền tảng Canxi-K Eclipse (CaKEBOS). Theo Michael Hill, nhà điều tra chính của Armstrong, CaKEBOS là một bằng chứng kiểm tra khái niệm để xem Mặt trời có thể được sử dụng hiệu quả như thế nào đối với chụp ảnh định hướng nền.
Cảnh quan sử dụng một thiên thể như mặt trời làm nền có rất nhiều lợi thế khi chụp ảnh máy bay đang bay, Hill Hill cho biết. Với hệ thống hình ảnh trên mặt đất, máy bay mục tiêu có thể ở bất kỳ độ cao nào miễn là nó đủ xa để có thể tập trung.
Các nhà nghiên cứu nhận thấy phương pháp trên mặt đất có hiệu quả kinh tế cao hơn đáng kể so với phương pháp không đối không, vì bạn không có máy bay thứ hai mang theo thiết bị camera được gắn đặc biệt. Nhóm nghiên cứu cho biết họ có thể sử dụng các thiết bị ngoài kệ.
Hình ảnh Schlieren ban đầu được phát minh vào năm 1864 bởi nhà vật lý người Đức August Toepler.
Tìm hiểu thêm về kỹ thuật không đối không tại đây và kỹ thuật BOSCO tại đây.
