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木虫 (职业作家)

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[交流] 太震撼了！飞行的超音速激波原来是这个样子的！已有7人参与

超音速激波是肉眼不可见的，但我们可以通过空气密度梯度改变导致的折射率变化拍摄下激波的样子。这就是所谓的纹影成像技术，是德国物理学家奥格斯格-托普勒在1864年发明的，已有一百多年的历史了。

最原始的纹影摄影需要一个明亮的光源，精确放置的镜片，一块弯曲的镜子，一个刀片挡住部分的光线，还有其它一些设备用以观测到空气中的波动并将其拍摄成像。

纹影成像需要复杂的光学设备和明亮的光源，所以一直以来只能在超音速风洞中拍摄比例模型的激波。

NASA最近发明了以太阳光为光源拍摄真实飞机激波的方法，叫做背景导向纹影（BOS），已经在风洞试验中获得巨大成功。

研究人员先获得一个斑点背景图案的图像，接着收集一个位于相同图案前方超音速流动内物体的一系列图像，然后从这个背景图案的扭曲中看到冲击波。

然后NASA进行了空对空测试，阿姆斯特朗进行的空对空试飞第一阶段（AirBOS 1）证明背景导向纹影的可行性。当时，科学家用这项技术捕捉到美国宇航局F-18战斗机产生的超音速冲击波。一部安装在美国宇航局比奇B200空中国王下的高速相机每秒捕捉109帧。当时，这架超音速目标飞机以最高1.09马赫的速度在它下方水平飞行了几千英尺。

今年2月，研究人员在空对空试飞第三阶段（AirBOS 3）中进一步改善了美国宇航局研发的纹影技术。试验中的超音速目标飞机包括美国宇航局的一架F-15战斗机和一架来自爱德华兹空军试飞员学校的T-38C飞机。

每次飞行后，空对空试飞项目的科研组都用美国宇航局研发的图像处理软件清除沙漠背景，然后生成粗糙的冲击波图像。接下来，研究人员把多帧结合，再将其均匀分配，制造出冲击波的清晰图像。

如果将红外纹影摄像机，结合被动光学测距技术，就可以对隐身飞机进行有效的定位，多个纹影摄像机连接成监控网络，就能对隐身飞机进行持续的跟踪

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