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震撼!新技術展現超音速飛機飛行的絕美激波圖案

Alex Scimecca 2019年06月15日

NASA首次拍攝到兩架超音速飛機激波干涉作用的圖像,堪稱超音速研究的又一個里程碑。

美國國家航空航天局一直有驚人之舉。該機構首次拍攝到兩架超音速飛機激波干涉作用的圖像,堪稱超音速研究的又一個里程碑。

飛機速度超過聲速時,由于壓力迅速變化會引起激波,也是人們在地面上聽到音爆的原因。這些圖片是美國國家航空航天局研究和努力降低音爆噪聲的重要里程碑。如果飛機時速超過768英里,產生的激波就會體現為曲線干涉。

“這是因為尾隨的T-38教練機跟在領頭飛機的后面,所以激波的形狀有所不同。”美國國家航空航天局艾姆斯流體力學實驗室航空計算公司的研究工程師尼爾·史密斯說。“這些數據確實有助于我們進一步了解沖擊是如何互相作用的。”

美國國家航空航天局研究激波使用了具有150年歷史的德國攝影技術現代版,稱為紋影技術。紋影圖像可呈現空氣密度和折射率變化產生的激波。之前利用該技術捕捉的大多數圖像都是在風洞里做模型測試時拍攝。飛行中拍攝紋影圖像更具挑戰性。

研究人員使用升級后的系統拍攝圖像,相同的時間內獲得的數據量是以前的三倍。幀速率提高到每秒1400幀,可輕易捕捉大量細節更豐富的樣本。但一定要等最合適的時機。

“我們從來沒想過會拍得如此清晰,如此美麗。” 美國國家航空航天局艾姆斯研究中心的物理科學家JT·海內克說。

2015年,美國國家航空航天局利用天體(BOSCO)技術首次進行了飛行測試,演示背景紋影技術,當時僅用一架飛機就成功地捕捉到了明顯的激波圖像。

以下為2015年以來美國國家航空航天局用紋影技術拍攝的圖片。(財富中文網)

2019年3月,美國國家航空航天局利用紋影技術首次拍攝到兩架超音速飛機編隊飛行時激波干涉作用的航拍圖像。圖片來源:NASA

美國國家航空航天局利用一架配備最新成像系統的B-200飛機拍攝,飛行高度約為30000英尺,與此同時,兩架T-38在B-200正下方以超音速編隊飛行。三架飛機在準確的時間處于正確的位置,才能拍到這張圖片。拍攝時間為2019年3月。圖片來源:NASA

美國國家航空航天局的研究人員利用本圖研究激波,希望能降低音爆的噪聲,或許2019年3月在陸地上空超音速飛行因此變得可能。圖片來源:NASA

2017年,一架空軍試飛員學校的T-38處于跨音速狀態,也就是飛機正從亞聲速過渡到超音速。飛機的上方和下方開始形成激波。圖片來源:NASA

該幅T-38C超音速飛行時產生的激波紋影圖像利用太陽邊緣作為光源拍攝,2015年9月經過美國國家航空航天局開發的代碼處理。圖片來源:NASA
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美國空軍試飛員學校的T-38傾斜飛行產生的激波,時速為1.05馬赫,該圖像由新的地面操作相機和過濾器捕捉,可用于研究氣流模式,也為美國國家航空航天局的工程師提供了進一步研究的方法,2015年9月開發了沒有重音爆的輕“重低音”。圖片來源:NASA

譯者:Charlie

審校:夏林

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