NASA poszerza możliwości badań nad farbami działającymi pod wpływem ciśnienia.
Wielu z nas dorastało, używając zestawów malowanek, aby tworzyć piękne kolorowe obrazki.
Od wielu lat inżynierowie NASA, badający projekty samolotów i rakiet w tunelach aerodynamicznych, odwrócili to dziecięce zajęcie, używając komputerów do generowania obrazów z "liczb przez farbę" ? czyli farby wrażliwej na ciśnienie (PSP).
Teraz, dzięki postępom w wykorzystaniu kamer szybkiej akcji, superkomputerów oraz jeszcze bardziej czułego PSP, ten proces "liczb przez farbę" stał się 10 000 razy szybszy, tworząc wizualizacje inżynieryjne o 1 000 razy wyższej rozdzielczości.
Więc jaka jest zasadnicza różnica między "starym" rozwiązaniem wykorzystywanym przez NASA przez ponad dekadę a "nowym"?
?Klucz znajduje się w dodaniu jednego słowa przed PSP, mianowicie 'niestabilnego' wrażliwego na ciśnienie, czyli uPSP,? powiedziała E. Lara Lash, inżynier lotnictwa z Centrum Badań NASA w Dolinie Krzemowej w Kalifornii.
Dzięki PSP, badacze NASA studiują efekty dużej skali, gdy gładkie powietrze przepływa nad skrzydłami i kadłubem samolotu. Teraz z uPSP są w stanie zobaczyć dokładniej, co się dzieje, gdy obecne jest bardziej burzliwe powietrze ? szybciej i lepiej niż kiedykolwiek przedtem.
W niektórych przypadkach z nową możliwością badacze mogą uzyskać dane z tunelu aerodynamicznego, których potrzebują, w ciągu 20 minut. To wystarczająco szybko, aby inżynierowie mogli dostosować swoje testy w czasie rzeczywistym.
Zwykle naukowcy rejestrują dane z tunelu aerodynamicznego, a następnie zabierają je do swoich laboratoriów, aby rozszyfrować je dni lub tygodnie później. Jeśli okaże się, że potrzebują więcej danych, może to zająć dodatkowe tygodnie lub miesiące, aby poczekać w kolejce na kolejną turę w tunelu aerodynamicznym.
?Wynik tych ulepszeń dostarcza produkt danych, który jest natychmiast użyteczny dla inżynierów aerodynamicznych, inżynierów konstrukcji lub inżynierów z innych dziedzin,? powiedziała Lash.
Robert Pearce, wiceadministrator NASA ds. aeronautyki, który niedawno zobaczył demonstrację danych wygenerowanych przez uPSP wyświetlanych w Ames, uznał nowe narzędzie za zasób krajowy, który będzie dostępny dla badaczy z całego kraju.
?To unikalna innowacja NASA, która nie jest oferowana nigdzie indziej,? powiedział Pearce. ?Pomoże nam utrzymać światowe przywództwo NASA w możliwościach tuneli aerodynamicznych.?
W przypadku zarówno PSP, jak i uPSP, unikalna farba jest nakładana na modele w skali samolotów lub rakiet, które są umieszczane w tunelach aerodynamicznych wyposażonych w specyficzne rodzaje świateł i kamer.
Podczas testów, jasność koloru farby zmienia się w zależności od poziomów ciśnienia, jakie model doświadcza, gdy powietrze przepływa. Ciemniejsze odcienie oznaczają wyższe ciśnienie; jaśniejsze odcienie oznaczają niższe ciśnienie.
Kamery rejestrują intensywność jasności, a superkomputer przerabia te informacje na zestaw liczb reprezentujących wartości ciśnienia, które są udostępniane inżynierom do badania i wyciągania wniosków na temat integralności strukturalnej projektu pojazdu.
?Siły aerodynamiczne mogą wibrować różne części pojazdu w różnych stopniach,? powiedziała Lash. ?Wibracje mogą uszkodzić to, co pojazd przewozi, lub mogą doprowadzić do rozerwania się pojazdu. Dane, które uzyskujemy z tego procesu, mogą pomóc nam temu zapobiec.?
Tradycyjnie pomiary ciśnienia są dokonywane za pomocą czujników podłączonych do małych plastikowych rur, które przebiegają przez wnętrze modelu i wystają przez małe otwory w kluczowych miejscach, takich jak wzdłuż powierzchni skrzydła lub kadłuba.
Każdy punkt dostarcza jedną wartość ciśnienia. Inżynierowie muszą korzystać z modeli matematycznych, aby oszacować wartości ciśnienia między poszczególnymi czujnikami.
W przypadku PSP nie ma potrzeby szacować liczb. Ponieważ farba pokrywa cały model, jej jasność widoczna dla kamer ujawnia wartości ciśnienia na całej powierzchni.
Wprowadzenie, testowanie i dostępność uPSP jest wynikiem udanego pięcioletniego wysiłku, rozpoczętego w 2019 roku, w którym badacze postawili sobie za cel znaczną poprawę zdolności PSP wraz z powiązanymi kamerami i komputerami.
Zespół NASA pragnął opracować i pokazać lepszy proces pozyskiwania, przetwarzania i wizualizacji danych przy użyciu odpowiednio wyposażonego tunelu aerodynamicznego i superkomputera, a następnie udostępnić to narzędzie w tunelach aerodynamicznych NASA w całym kraju.
Podczas wyzwania dotyczącego zdolności skoncentrowano się na 11-stopowym tunelu transonicznym w Unitarnej Jednostce NASA, który zespół podłączył do pobliskiego Advanced Supercomputing Facility NASA, obie lokalizacje znajdują się w Ames.
W tunelu aerodynamicznym model w skali rakiety Systemu Startowego NASA służył jako główny obiekt testowy podczas okresu wyzwania.
Teraz, gdy agencja zakończyła swoją misję testową Apollo I bezzałogowego lotu na Księżyc, naukowcy mogą dopasować dane z lotu do danych z tunelu aerodynamicznego, aby zobaczyć, jak dobrze rzeczywistość i prognozy się porównują.
Po oficjalnym zakończeniu wyzwania dotyczącego zdolności pod koniec 2024 roku, zespół uPSP planuje wprowadzić je do innych tuneli aerodynamicznych i zaangażować potencjalnych użytkowników zainteresowanych aeronautyką lub lotami w kosmos.
?To zdolność NASA, którą mamy, nie tylko do użytku w agencji, ale również taką, którą możemy zaoferować przemysłowi, uczelniom i innym agencjom rządowym, aby mogły prowadzić badania z korzystając z tych nowych narzędzi,? powiedziała Lash.
Biuro portfolio oceny i testów aeronautyki NASA, organizacja zarządzana w ramach Dyrekcji Misji Badań Aeronautyki agencji, nadzorowało rozwój zdolności uPSP.
Vielen Dank, dass Sie den Artikel gelesen haben! Beobachten Sie uns unter Google Nachrichten.
