Hőkamerák segítenek a hiperszonikus repülők fejlesztésében

Hőkamerák segítenek a hiperszonikus repülők fejlesztésében

A repülőgép technológiák és űrkutatás céljából a kutatók kifejlesztették az ún. hiperszonikus sebességgel való haladást, ami a Mach 5-nél is nagyobb sebesség elérését vonja maga után, ez több mint ötszöröse a hangsebességnek.

Ez hatalmas megterhelést jelent az űrhajók és alkatrészeik aerodinamikai és termikus tervezésére. Az alkatrészek és azok légáramlatokkal szembeni ellenállási képességeinek tesztelésére ilyen sebességnél a Manchesteri Egyetem egyesíti hiperszonikus szélcsatornájukat egy hőkép alkotó kamerával a FLIR Systems-től.

 

A FLIR SC655 hőkép alkotó kamera egyesíti a kiváló képminőséget és termikus érzékenységet a külső kioldó lehetőségekkel és a nagy sebességű termikus videó készítési lehetőséggel, így tökéletes eszközzé válik a hiperszonikus szélcsatorna tesztekhez.

A levegő kiáramlik a nyomáskamrából (jobb oldalt) a teszt kamrám keresztül (középen) bele a vákuum tartályokba (balra), elérve a több mint 4000 km/órás levegő sebességet.

A hőkép alkotó kamera szemszögéből, a levegő balról jobbra áramlik. A piros terület jelzi a becsapódási területet ahol a levegősúrlódás hő növekedést okoz.

 

 

A jövőbeni űrkutatás az olyan visszaútra is alkalmas űrhajókra vonatkozó igények megnövekedéséhez vezet, melyek képesek rakomány szállítására a keringési pályán, és visszafelé újra belépni a légkörbe, majd biztonságosan landolni a Föld felszínén. A gyorsabb szállítási és katonai célú repülőgépek iránti vágy szintén az olyan légi járművek tervezésére való igény növekedéséhez vezet, amelyek képesek ellenállni a nagy sebességű légáramlatok- nak. A Manchesteri Egyetemen található szélcsatorna egyike azon kevés kísérleti létesítményeknek Európában, amely 5-nél nagyobb Mach számot érhet el.

Mach 6 sebességen történő utazásnál, amely nyersfordításban több mint 4000 km/órás sebességet jelent, jelentős légáramlatokkal találkozik az űrhajó felülete súrlódást okozva, ami pedig hőmérséklet-emelkedéshez vezet – magyarázza Konstantinos Kontis Prof.,

 

a Manchesteri Egyetem Repülőgép-ipari Kutatócsoportjának feje. “A huzamos időn keresztüli súrlódás okozta hő káros lehet a használt anyagok szerkezeti integritására. Ezért nagyon fontos az alkatrészek és a formatervezés alapos tesztelése a terepmunka előtt.”

A Manchesteri Egyetem hiperszonikus áramlási szélcsatornája tökéletes helyszín az ilyen vizsgálatokra. “Itt a terepen tapasztalhatóhoz nagyon hasonló légáramlatoknak tudjuk alávetni a modelleket és komponenseiket. Ez a levegősúrlódás forró foltokat eredményez a vizsgált tárgy felületén, amelyek hőkép alkotó kamerával letérképezhetőek. Ez az információ lehetővé teszi számunkra, hogy javaslatokat tegyünk az ügyfeleink tervezési fejlesztéseire.”

 

 

 

A FLIR SC655 hőkép alkotó kamera a tesztkamra felett helyezkedik el egy Germánium ablak mögött. Ez lehetővé teszi, hogy a kamera pontosan feltérképezze a súrlódó levegő által okozott termikus forró foltokat, anélkül hogy alávetnénk a nagy sebességű légáramlatok erejének.  

 

 

Tökéletes eszköz

Ehhez a beállításhoz a FLIR SC655 hőkép alkotó kamera használatos. “Azért választottuk ezt a kameratípust, mert képes termikus térképek rögzítésére a vizsgált tárgy teljes felületéről.” mondja Kontis. “Kiváló termikus érzékenysége van, így lehetővé teszi számunkra, hogy a legkisebb hőmérséklet különbségeket is rögzítsük. A külső kioldó lehetőségekkel és a nagy sebességű videó rögzítésre való képességével ez a tökéletes eszköz az ilyen típusú vizsgálatokhoz.”

A FLIR SC655 hőkép alkotó kamerák tartalmaznak egy hűtés nélküli mikrobolométer érzékelőt, ami 640×480 pixel felbontású hő képeket és 50 mK (0.05°C) termikus érzékenységet produkál. A teljes felbontás rögzíthető 50 képkocka/másodperc (fps) képsebességen, de nagy sebességű ablakkezelő módokat is biztosít, amelyek lehetővé teszik a felhasználó számára a képsebesség növelését 200fps 640×120 pixel felbontással. Teljesen kompatibilis a GenICam és a GigE Vision protokollokkal, és az SC655 viszonylag könnyen integrálható különböző harmadik féltől származó elemző szoftver csomagokkal.

 

Evidens, hogy a FLIR-t választjuk

“Az, hogy a FLIR Systems-től szerezzük be a kamerát, egyértelmű”, – jegyzi meg Kontis. “A FLIR kiváló múlttal, magas színvonalú hőkamerákkal és szoftver-megoldásokkal rendelkezik. A FLIR által kínált ajánlat valóban kitűnő, különösen a jobb hőkamera modellre frissítés lehetőségét tekintve, ha a kutatási igények ezt írnák elő a jövőben.”

A hőfelvételek rögzítéséhez és a hőmérsékleti adatok kezdeti elemzésének elvégzéséhez Kontis és tudományos munkatársa Dr. Erinc Erdem FLIR ResearchIR szoftvert használnak. “Ez a szoftvercsomag nagyon könnyen kezelhető és rengeteg lehetőséget tartogat a kutató számára.” –mondja Erdem. “Adatok rögzítésére, speciális régiók meghatáro-zására és hőmérséklet mérési húrok a harmadik féltől származó szoftverekbe való exportálására, mélyreható elemzéshez használják. A sokoldalú szoftvernek és a beágyazott makrók használatának lehetőségének köszönhetően nagyon könnyű exportálni az adatokat más szoftverekbe. Összességében azt mondanám, hogy a szoftver és annak jellemzői nagyon kényelmes a felhasználó számára.”

 

Szélcsatorna légáramlat

A szélcsatorna három fő komponenst tartalmaz. A szélcsatorna egyik végén a nyomáskamrát, amely képes a levegő-nyomást akár 15 barig sűríteni, amely 15-szöröse a normál légköri levegő-nyomásnak. A másik végén van egy tartály, amely 1 mbar-t tartalmaz, ami ezredrésze a rendszeres légköri levegő-nyomásnak. A kettő között pedig az a karma, ahova a vizsgálati tárgy kerül. Egy gombnyomásra a sűrített levegő a nyomáskamrából a vákuumkamrába kerül, kb. 4000 km/órás sebességgel elhaladva a vizsgálati tárgy mellett, a Mach 6-hoz hasonlóan.

A FLIR SC655 hőkamera a vizsgálati kamra tetején található egy Germánium ablakon túl. Ez lehetővé teszi, hogy a kamerával pontosan feltérképezzük a levegősúrlódás által okozott termikus forró foltokat, anélkül hogy a nagy sebességű légáramlatok erejének kitennénk.

 

Hőmintázat

“A termikus szekvenciában a vörös rész az, ahol a levegősúrlódás a legnagyobb hőmérsékletemelkedést okozza, ezt “összeütközés sokk”-nak is nevezik” –magyarázza Erdem. “A foltokon túl csíkok jelzik az átmenetet a lamináris légáramlás és a turbulens légáramlás között a hőtérképen. Különösen az “összeütközés sokk” területén bölcs dolog megerősíteni az alkatrészeket egy extra műanyag bevonattal rendelkező szigetelőszalaggal. Mivel ezeket a méréseket nagy hőáramlás alatt végezzük, ha hőálló anyagot választunk, amely segít meghosszabbítani az alkatrész élettartamát.”  

A szélcsatornás tesztek által megszerzett tudás segít a nagysebességű repülőgépek és az olyan ismételt légköri belépést végrehajtó űrhajók tervezésének fejlesztésében, amelyeknek képesnek kell lenniük rakomány szállítására a keringési pályán, majd többé-kevésbé ép állapotban a Föld felszínére visszatérniük. “A hőkamera kulcsfontosságú eszköz ezekhez a fejlesztésekhez, amelyek a Boeing X-5 és a NASA X-43-nál jobb verziók kifejlesztéséhez vezetnek –vonja le a következtetést Kontis.

 

< Termográfia, Termovízió, Hőkamera, Infrakamera, Termokamera >

Hőképalkotó kamerákkal kapcsolatos további információért  kérjük, vegye fel a kapcsolatot velünk az alábbi elérhetőségek valamelyikén:

 

Grimas Ipari Kereskedelmi Kft.

1214 Budapest, Puli sétány 2-4.

 

Telefon   : +36 1 420 5883

Email      : info@grimas.hu

Web        : www.grimas.hu

 

Angol nyelvű prospektus