利用纹影摄影技术，美国国家航空和宇宙航行局(NASA)首次捕捉到了两架超音速飞机编队飞行时冲击波相互作用的空对空图像。这两架美国空军试飞员学校的T-38飞机正在编队飞行，大约相距30英尺，以超音速，或者比音速还快的速度飞行，产生的冲击波通常在地面上以音爆的形式听到。这些图像原本是单色的，这里显示的是彩色合成图像，它们是在超音速飞行系列飞行期间拍摄的，部分原因是为了更好地理解冲击如何与飞机羽状物相互作用，以及如何相互作用。学分:NASA的照片

“我们做梦也没想到会有这么清澈、这么美丽。”

美国宇航局艾姆斯研究中心的物理学家j.t Heineck在山景城,加州会第一次看到期待已久的一组图片,并时刻反思十多年技术开发——的努力导致了美国宇航局航空研究任务理事会的里程碑。

美国宇航局在飞行中成功测试了一项先进的空对空摄影技术，首次捕捉到两架超音速飞机在飞行中产生的冲击波相互作用的图像。

海内克说:“这些照片的效果让我欣喜若狂。“通过升级后的系统，我们在速度和质量上都比之前的研究提高了一个数量级。”

这些照片是在位于加利福尼亚州爱德华兹市的美国宇航局阿姆斯特朗飞行研究中心进行的面向纹影飞行的第四阶段拍摄的。该系列飞行成功地测试了升级后的成像系统，该系统能够捕捉到高质量的冲击波图像，即当飞机飞行速度超过音速或超音速时产生的快速压力变化。飞机产生的冲击波在穿越大气层时融合在一起，形成了地面上所听到的音爆。

该系统将被用来捕捉对确定该机构的X-59静音超音速技术X-plane (X-59 QueSST)设计至关重要的数据。X-plane将以超音速飞行，但产生冲击波的方式，除了巨大的音爆，只能听到安静的隆隆声。在没有音爆的情况下超音速飞行的能力有一天可能会导致取消目前对超音速在陆地上飞行的限制。

这一系列飞行中最大的挑战之一是时间安排。为了获得这个图像,最初是单色,这里显示的彩色的合成图像,NASA飞一个b - 200,配备一个更新的成像系统,在30000英尺的一对t - 38的不仅被要求留在形成,但在超音速飞行就在这一刻,他们直接在b - 200。这些照片是由于这三架飞机都在美国宇航局行动小组指定的正确时间出现在正确的地点而拍摄的。

照片上是一对来自爱德华兹空军基地美国空军试飞员学校的t -38，以超音速编队飞行。T-38彼此之间的飞行距离约为30英尺，尾随飞机的飞行高度比领先的T-38低约10英尺。异常清晰地看到了来自两架飞机的激波流，并首次在飞行中看到了激波的相互作用。

“我们看到的是超音速流动，这就是为什么我们会得到这些冲击波，”尼尔·史密斯说，他是美国宇航局艾姆斯流体力学实验室航空电子公司的研究工程师。

“有趣的是，如果你看后面的T-38，你会看到这些冲击相互作用的曲线，”他说。“这是因为尾随的T-38是在领先飞机的后面飞行，所以冲击的形状将会不同。这些数据将帮助我们进一步了解这些冲击是如何相互作用的。”

研究冲击波如何相互作用，以及如何与飞机的排气羽流相互作用，一直是研究人员感兴趣的话题。以前，亚尺度纹影在艾姆斯风洞的研究，揭示了冲击的扭曲，导致进一步努力扩大这项研究到全面飞行测试。

虽然这些图像的采集研究AirBOS的目标之一,其中一个主要目标是飞行测试先进的设备能力的高质量的空对空纹影图像,有准备X-59 Low-Boom飞行演示中,一个任务,将使用X-59向监管机构提供所需统计有效数据潜在的监管变化使安静商业超音速飞行。

虽然美国宇航局之前曾使用纹影摄影技术来研究冲击波，但AirBOS 4的飞行采用了之前机载纹影系统的升级版本，使研究人员能够在相同的时间内捕捉到三倍数量的数据。

美国国家航空航天局阿姆斯特朗的高级研究工程师丹·班克斯说:“我们在这里看到了以前从未有人看到过的物理细节。”“仅仅是第一次看数据，我认为事情的结果比我们想象的要好。这是一大步。”

其他的图像包括一个“刀锋”拍摄的单一的T-38在超音速飞行，以及一个低速的T-34飞机，以测试使用AirBOS系统可视化飞机的机翼和襟翼涡的可行性。

这些照片是从美国宇航局的B-200国王航空公司拍摄的，使用升级的相机系统，以提高图像质量。升级后的系统还增加了一个摄像头，可以捕捉视野更广的数据。这种改进的空间感知能力允许更精确地定位飞机。该系统还包括摄像头的内存升级，允许研究人员将帧速率提高到每秒1400帧，从而更容易捕捉更多的样本。最后，系统接收到升级后的数据存储计算机连接，这使得数据下载速度大大提高。这也有助于团队能够捕捉更多的数据每通过，提高图像的质量。

除了最近航空电子设备升级为国王的空气,改善飞机的能力是在准确的在正确的时间正确的地点,该小组还开发了一个新的摄像头,安装系统,大大减少它所花费的时间将它们与飞机。

“在之前的AirBOS版本中，将摄像头系统集成到飞机上并使其正常工作需要一周甚至更长时间。这次我们能够在一天之内把它装进去并正常工作。“研究团队可以利用这个时间走出去，飞起来，获取数据。”

而上的摄像系统和航空电子设备更新升级b - 200大大提高的能力更有效地进行这些航班比先前系列,获得的图像仍然需要大量的技巧和从工程师协调,任务控制器和飞行员从NASA和爱德华兹的美国空军试飞员学校。

为了捕捉这些图像，国王航空公司，飞行模式约30000英尺，必须到达一个精确的位置，作为一对t -38通过超音速约2000英尺以下。与此同时，相机只能记录三秒钟，必须在超音速t -38进入画面的确切时刻开始记录。

AirBOS的副项目经理Heather Maliska说:“最大的挑战是要确定拍摄的时间，确保我们能拍到这些照片。”他说:“我对这支部队的表现感到非常满意。我们的作战部队以前也做过这种演习。他们知道如何进行演习，我们的NASA飞行员和空军飞行员在他们需要的地方做了很好的工作。”

“他们是摇滚明星。”

来自AirBOS飞行的数据将继续进行分析，帮助NASA改进这些测试的技术，进一步改进数据，未来的飞行可能会在更高的海拔进行。这些努力将有助于增进对冲击波特性的认识，因为美国宇航局正朝着用X-59进行安静的超音速研究飞行迈进，并朝着航空领域的一个重要里程碑迈进。

AirBOS是NASA商业超音速技术项目的一个子项目。