Después de más de 10 años de arduo trabajo, la NASA ha alcanzado otro hito. Estamos acostumbrados a que la NASA alcance hitos, pero este es un poco diferente. Se trata de un tipo de fotografía que captura imágenes del flujo de fluidos.
Se llama Fotografía Schlieren, y schlieren es alemán para "rayas". Fue desarrollado por primera vez en 1864 por un físico alemán llamado August Toepler para estudiar el movimiento supersónico. Ahora, la NASA lo está utilizando para ver qué sucede cuando los aviones a reacción rompen la barrera del sonido, en un esfuerzo por eliminar el boom sónico que lo acompaña. Y las imágenes que obtienen son bastante geniales.
"Nunca soñamos que sería tan claro, tan hermoso".
- El científico físico J.T. Heineck de Ames Research de la NASA.
Sin embargo, hay más en esto que los dulces ojos. Todo es parte de un esfuerzo por crear aviones supersónicos más silenciosos. En este momento, hay reglas estrictas sobre volar aviones supersónicos sobre tierra porque el ruido es muy fuerte. Pero si se puede resolver el problema del ruido, permitirá un viaje aéreo más rápido.
Estas imágenes schlieren fueron capturadas por otro avión mientras observaba los dos aviones T-38 desde la Base Edwards de la Fuerza Aérea. El avión con la cámara es un B-200, y todo forma parte del programa AirBOS (Air-to-air Background Oriented Schlieren) de la NASA. AirBOS en sí es parte del Proyecto de Tecnología Supersónica Comercial de la NASA.
Estas imágenes más recientes provienen de un sistema de imágenes schlieren actualizado que puede capturar imágenes de ondas de choque de mayor calidad que nunca. Se crea un boom sónico cuando las ondas de choque de diferentes partes del avión se fusionan y viajan a través de la atmósfera. Imágenes detalladas como estas avanzarán en el estudio del fenómeno del boom sónico.
“Nunca soñamos que sería tan claro, tan hermoso. Estoy extasiado sobre cómo resultaron estas imágenes ", dijo J.T. Heineck, científico físico en el Centro de Investigación Ames de la NASA. "Con este sistema actualizado, hemos mejorado, en un orden de magnitud, tanto la velocidad como la calidad de nuestras imágenes de investigaciones anteriores".
Los datos de estas imágenes schlieren se utilizarán para diseñar un avión de prueba. El avión, llamado X-59 Quiet Supersonic Technology X-Plane, será un avión de un solo chorro de 94 pies de largo y 29.5 pies de ancho. El X-59 es parte de lo que la NASA llama la demostración de vuelo de bajo auge (LBFD). La fecha de finalización del objetivo es en algún momento en 2021. (Mejor prisa, NASA).
El par de T-38 está volando en una formación cerrada a velocidades supersónicas. La aeronave líder está a unos 30 pies por delante de la aeronave que se arrastra, y están desplazados verticalmente por unos 10 pies. Eso no es gran cosa para los pilotos altamente capacitados de la USAF, pero hubo una arruga adicional. El B-200 estaba a unos 30,000 pies, con el T-38s a 2,000 pies debajo, más cerca de lo que permitía el sistema de imágenes anterior. Y los T-38 tuvieron que alcanzar velocidades supersónicas en el momento exacto en que volaron debajo del B-200 y su sistema de imágenes schlieren.
"El mayor desafío fue tratar de obtener la sincronización correcta para asegurarnos de que pudiéramos obtener estas imágenes". Heather Maliska, gerente de subproyecto de AirBOS.
- Heather Maliska, directora de subproyecto de AirBOS.
"El mayor desafío fue tratar de obtener el momento correcto para asegurarnos de que pudiéramos obtener estas imágenes", dijo Heather Maliska, gerente de subproyecto de AirBOS. Las cámaras solo pueden grabar durante unos tres segundos, y esa breve ventana de grabación tenía que coincidir con los tres segundos exactos en que los T-38 estaban debajo del B-200. "Estoy absolutamente feliz con la forma en que el equipo pudo lograr esto". Nuestro equipo de operaciones ha realizado este tipo de maniobras antes. Saben cómo alinear la maniobra, y nuestros pilotos de la NASA y los pilotos de la Fuerza Aérea hicieron un gran trabajo al estar donde debían estar ”.
"Lo interesante es que si miras el T-38 trasero, ves que estos choques interactúan en una curva", dijo. “Esto se debe a que el T-38 final vuela a raíz de la aeronave líder, por lo que los choques tendrán una forma diferente. Estos datos realmente nos ayudarán a avanzar en nuestra comprensión de cómo interactúan estos choques ".
Un nivel de detalle nunca antes visto
"Estamos viendo un nivel de detalle físico aquí que no creo que nadie haya visto antes", dijo Dan Banks, ingeniero de investigación de la NASA Armstrong. "Solo mirando los datos por primera vez, creo que las cosas funcionaron mejor de lo que habíamos imaginado. Este es un gran paso ".
El nuevo sistema de imágenes schlieren tiene algunas actualizaciones sobre las versiones anteriores. Tiene una lente de ángulo más amplio que los sistemas anteriores, lo que permite un posicionamiento más preciso de la aeronave. También tiene una velocidad de fotogramas más rápida. A 1400 cuadros por segundo, es mucho más fácil ver el detalle de las ondas de sonido. También tiene sistemas de almacenamiento de datos más rápidos junto con su mayor velocidad de fotogramas.
El B200 también recibió algunas actualizaciones con el nuevo sistema de imágenes. Los ingenieros de Avionics desarrollaron un nuevo sistema de instalación de la cámara para hacer que el montaje sea más fácil y rápido.
“Con las iteraciones anteriores de AirBOS, tomó hasta una semana o más para integrar el sistema de cámara en el avión y hacerlo funcionar. Esta vez pudimos ponerlo en funcionamiento en un día ”, dijo Tiffany Titus, ingeniera de operaciones de vuelo. "Ese es el momento que el equipo de investigación puede usar para salir y volar, y obtener esos datos".
La NASA ha estado trabajando en un vuelo supersónico silencioso durante bastante tiempo, y han utilizado una variedad de formas para estudiarlo. Se han utilizado túneles de viento, ya que están en todos los diseños de aviones, pero a la NASA se le ocurrió otra forma. Hace unos tres años, usaron el Sol como telón de fondo para representar las ondas sonoras de los chorros supersónicos. Mira el video a continuación de CNN.
El Proyecto de Tecnología Comercial Supersónica no se centra solo en reducir el ruido de los auges sónicos. También analiza la eficiencia del combustible, las emisiones, el peso estructural y la flexibilidad, todos los cuales son impedimentos para un mejor viaje aéreo. Los datos recopilados se compartirán con organismos reguladores en los EE. UU. Y en todo el mundo.
