震撼!新技术展现超音速飞机飞行的绝美激波图案

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美国国家航空航天局一直有惊人之举。该机构首次拍摄到两架超音速飞机激波干涉作用的图像,堪称超音速研究的又一个里程碑。

震撼!新技术展现超音速飞机飞行的绝美激波图案

飞机速度超过声速时,由于压力迅速变化会引起激波,也是人们在地面上听到音爆的原因。这些图片是美国国家航空航天局研究和努力降低音爆噪声的重要里程碑。如果飞机时速超过768英里,产生的激波就会体现为曲线干涉。

“这是因为尾随的T-38教练机跟在领头飞机的后面,所以激波的形状有所不同。”美国国家航空航天局艾姆斯流体力学实验室航空计算公司的研究工程师尼尔·史密斯说。“这些数据确实有助于我们进一步了解冲击是如何互相作用的。”

美国国家航空航天局研究激波使用了具有150年历史的德国摄影技术现代版,称为纹影技术。纹影图像可呈现空气密度和折射率变化产生的激波。之前利用该技术捕捉的大多数图像都是在风洞里做模型测试时拍摄。飞行中拍摄纹影图像更具挑战性。

研究人员使用升级后的系统拍摄图像,相同的时间内获得的数据量是以前的三倍。帧速率提高到每秒1400帧,可轻易捕捉大量细节更丰富的样本。但一定要等最合适的时机。

“我们从来没想过会拍得如此清晰,如此美丽。” 美国国家航空航天局艾姆斯研究中心的物理科学家JT·海内克说。

2015年,美国国家航空航天局利用天体(BOSCO)技术首次进行了飞行测试,演示背景纹影技术,当时仅用一架飞机就成功地捕捉到了明显的激波图像。

以下为2015年以来美国国家航空航天局用纹影技术拍摄的图片。(财富中文网)

2019年3月,美国国家航空航天局利用纹影技术首次拍摄到两架超音速飞机编队飞行时激波干涉作用的航拍图像。图片来源:NASA

美国国家航空航天局利用一架配备最新成像系统的B-200飞机拍摄,飞行高度约为30000英尺,与此同时,两架T-38在B-200正下方以超音速编队飞行。三架飞机在准确的时间处于正确的位置,才能拍到这张图片。拍摄时间为2019年3月。图片来源:NASA

美国国家航空航天局的研究人员利用本图研究激波,希望能降低音爆的噪声,或许2019年3月在陆地上空超音速飞行因此变得可能。图片来源:NASA

2017年,一架空军试飞员学校的T-38处于跨音速状态,也就是飞机正从亚声速过渡到超音速。飞机的上方和下方开始形成激波。图片来源:NASA

该幅T-38C超音速飞行时产生的激波纹影图像利用太阳边缘作为光源拍摄,2015年9月经过美国国家航空航天局开发的代码处理。图片来源:NASA

美国空军试飞员学校的T-38倾斜飞行产生的激波,时速为1.05马赫,该图像由新的地面操作相机和过滤器捕捉,可用于研究气流模式,也为美国国家航空航天局的工程师提供了进一步研究的方法,2015年9月开发了没有重音爆的轻“重低音”。

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