Una nueva tecnología de imágenes desarrollada por la NASA ha dado como resultado las primeras instantáneas de ondas de choque interactivas producidas por aviones supersónicos en vuelo. Las nuevas imágenes, además de ser hermosas, ayudarán a la NASA a diseñar aviones capaces de producir sonidos suaves en lugar del característico “boom sónico” cuando rompen la barrera del sonido.
El proyecto, llamado AirBOS, se llevó a cabo en el Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la NASA en Edwards, California, informa la NASA en un comunicado de prensa. Un nuevo sistema de imágenes utilizado durante la prueba es el primero en capturar imágenes de alta calidad de ondas de choque interactivas producidas por dos aviones diferentes.
Como cualquier avión, los aviones producen ondas de sonido cuando viajan por el aire. Cuando el avión viaja más lento que la velocidad del sonido, las ondas de sonido se extienden por delante del avión en movimiento. Pero cuando un jet se vuelve supersónico, la aeronave comienza a moverse más rápido que las ondas de sonido por delante del avión. Se produce un boom sónico, ya que el jet vuela más allá de las ondas de sonido de propagación. El potente boom es esencialmente el sonido combinado de las ondas que normalmente se hubieran extendido frente al avión.
Se pueden usar equipos de imágenes especiales para visualizar estas ondas, que se detectan como cambios rápidos en la presión del aire. En este caso, las imágenes muestran dos jets T-38 volando en formación a una distancia de unos 10 metros uno del otro, con el avión de arrastre unos 3 metros por debajo del que está en frente. Una aeronave B-200 King Air de la NASA capturó las imágenes mientras volaba por encima. Las imágenes de los flujos supersónicos que se cruzan son los primeros para la ciencia, según la NASA.
“Lo que es interesante es que si miras el T-38 trasero, ves estos choques interactuando en una curva”, describió Neal Smith, un ingeniero de investigación de la NASA, en un comunicado de prensa. “Esto se debe a que el T-38 que se arrastra está volando en la estela del avión líder, por lo que los choques tendrán una forma diferente. Esta información realmente nos ayudará a mejorar nuestra comprensión de cómo interactúan estos choques”.
Para capturar las imágenes, el King Air voló en un patrón a unos 9.000 metros sobre el suelo. Una vez en la posición de destino, la aeronave pudo documentar el par de T-38 que pasan rápidamente por debajo, unos 600 metros por debajo del B-200 King Air. Sus cámaras especiales solo podían grabar durante tres segundos, por lo que la sincronización tenía que ser perfecta.
“El mayor desafío fue tratar de obtener el tiempo correcto para asegurarnos de que pudiéramos obtener estas imágenes”, dijo Heather Maliska, una gerente de proyecto de AirBOS. “Estoy absolutamente contento con la forma en que el equipo pudo lograr esto. Nuestro equipo de operaciones ha hecho este tipo de maniobra antes. Saben cómo alinearse, y nuestros pilotos de la NASA y los pilotos de la Fuerza Aérea hicieron un gran trabajo al estar donde tenían que estar”. A lo que agregó: “Fueron estrellas de rock”.
Los datos recopilados durante el experimento AirBOS ayudarán a los ingenieros de la NASA a desarrollar el X-59 Quiet SuperSonic Technology X-plane, o simplemente X-59 QueSST. Este avión será capaz de alcanzar velocidades supersónicas, pero en lugar de producir un boom sónico, generará un sonido retumbante una vez que supere la velocidad del sonido. Un avión supersónico con esta capacidad podría recibir aprobación para volar sobre tierra, que actualmente requiere autorización en Estados Unidos.
Además de adquirir estas imágenes para la investigación, el objetivo del ejercicio de la NASA era realizar pruebas en vuelo de los nuevos equipos de imágenes. La NASA ha estudiado ondas de choque utilizando la técnica de fotografía schlieren anteriormente, pero el nuevo sistema se actualizó para capturar tres veces la cantidad de datos durante la misma cantidad de tiempo, y su velocidad de frames se incrementó a 1.400 frames por segundo, entre otras modificaciones.
Las imágenes cristalinas de las ondas de sonido que se propagan son asombrosas para la ciencia, pero son tan impresionantes que podrían duplicarse como un fondo de escritorio. Como científico físico de la NASA J.T. Heineck dijo en el comunicado de prensa: “Nunca soñamos que se verían tan claras, tan hermosas”. [NASA]