Uma tecnologia de imagem desenvolvida pela NASA resultou nas primeiras imagens já capturadas de ondas de choque em interação produzidas por jatos supersônicos em voo. As novas imagens, além de serem bonitas, ajudarão a NASA a projetar jatos capazes de produzir ruídos em vez de explosões sônicas barulhentas ao quebrar a barreira do som.
O projeto, chamado de AirBOS, ou Air-to-Air Background Oriented Schlieren flights, recentemente aconteceu no Centro de Pesquisa de Voo Armstrong, da NASA, em Edwards, na Califórnia, segundo informou a agência em um comunicado de imprensa. O novo sistema de imagens usado durante o teste é agora o primeiro a capturar imagens de alta qualidade de ondas de choque em interação produzidas por duas aeronaves diferentes.
Como qualquer avião, os jatos produzem ondas de som ao viajarem através do ar. Quando o avião viaja mais devagar do que a velocidade do som — normalmente a cerca de 1.126 quilômetros por hora —, as ondas de som se espalham para fora, à frente da aeronave em velocidade. Mas quando um jato ultrapassa a barreira do som, a aeronave começa a se mover mais rápido do que as ondas de som à frente do avião. Uma explosão sônica resulta disso, conforme o jato passa voando pelas ondas de som em propagação. A explosão barulhenta é, basicamente, o som combinado de ondas que normalmente teriam se espalhado na frente da aeronave.
Para capturar as imagens, dois jatos T-39 precisaram voar em formação em velocidades Mach, enquanto um King Air B200 capturava a cena 609 metros acima. Imagem: NASA
Equipamentos de imagem especiais podem ser usados para visualizar essas ondas, que são detectadas como mudanças rápidas na pressão do ar. Nesse caso, as imagens mostram dois jatos T-38 voando em formação a cerca de dez metros de distância de cada um, com o jato que vinha atrás aproximadamente 3,3 metros abaixo daquele que ia na frente. As imagens dos fluxos supersônicos em intersecção são inéditas para a ciência, disse a NASA.
“O interessante é que, se você olha para a traseira do T-38, você vê esses choques meio que interagirem em uma curva”, afirmou Neal Smith, engenheiro de pesquisa da NASA, em um comunicado de imprensa. “Isso porque o T-38 que vem atrás está voando no rastro da aeronave na frente, então os choques serão formados diferentemente. Esses dados vão nos ajudar muito a avançar a nossa compreensão de como esses choques interagem.”
Imagem “ponta de faca” de um T-38 em um voo supersônico. Imagem: NASA
Para capturar as imagens, o King Air voou em um padrão cerca de 9,14 quilômetros acima do solo. Uma vez na posição desejada, a aeronave conseguiu documentar o par de T-38s passando rapidamente abaixo — cerca de 609 metros abaixo do King Air B200. Suas câmeras especiais só conseguiam gravar durante três segundos, então o timing precisava ser perfeito.
“O maior desafio foi tentar acertar o timing para garantir que conseguiríamos essas imagens”, disse Heather Maliska, gerente de projetos do AirBOS. “Estou completamente feliz com como a equipe conseguiu realizar isso. Nossa equipe de operações fez esse tipo de manobra antes. Eles sabem como alinhar a manobra, e nossos pilotos da NASA e das Forças Aéreas fizeram um grande trabalho onde eles precisavam estar.” “Eles foram rock stars”, ela acrescentou.
Concepção artística do X-59 QueSST, que está em desenvolvimento atualmente. Imagem: NASA
Os dados coletados durante o experimento do AirBOS irão ajudar os engenheiros da NASA a desenvolver o X-59 QueSST. Esse avião será capaz de alcançar velocidades supersônicas, porém, em vez de produzir uma explosão sônica, ele irá soltar um ronco quando ultrapassar a velocidade do som. Uma aeronave supersônica com essa capacidade poderia ser aprovada para voar sobre terra, o que atualmente exige uma liberação nos Estados Unidos.
Além de obter essas imagens para pesquisa, o objetivo do exercício da NASA foi realizar testes durante voo do novo equipamento de imagens. Anteriormente, a NASA estudou ondas de choque usando a técnica fotográfica schlieren, mas o novo sistema foi aprimorado de forma a capturar três vezes mais dados durante a mesma quantidade de tempo, e sua taxa de quadros aumentou para 1.400 por segundo, entre outras modificações.
As imagens claras das ondas de som em propagação são boas para a ciência, mas elas são tão impressionantes que poderiam servir também de papel de parede desktop. Como o cientista físico da NASA J.T. Heineck disse no comunicado, “nunca sonhamos que seriam tão claras, tão bonitas”.
[NASA]