በፍሰት ውስጥ የፔይሎድ እና የሴንሰር ሙከራ፡ ካሜራዎች፣ ላይዳሮች እና አንቴናዎች በጭነት ስር

በቤተ ሙከራ ጠረጴዛ ላይ ጥርት ያለ ምስል የሚያወጣ ካሜራ በፍጥነት በሚበር አውሮፕላን ስር ሲገጠም በራሱ ጥርት ያለ ምስል አያወጣም። በቆመ ቦታ ላይ የሊንክ በጀት ሙከራውን የሚያልፍ አንቴና፣ ወይም ንቀጥቀጥ (ቫይብሬሽን) በሌለበት ክፍል ውስጥ የእይታ መስመሩን አረጋግጦ የሚይዝ ጊምባልም ቢሆን እንዲሁ ነው። በአውሮፕላኑ አካል ዙሪያ ያለው የአየር ፍሰት ገለልተኛ ዳራ አይደለም — ፔይሎዱ የተገዛበትን ትክክለኛ አፈጻጸም ያዋርዳል፣ እና ይህን የሚያደርገው የጠረጴዛ ላይ ሙከራ ሊደግመው በማይችለው መንገድ ነው።

በፍሰት ውስጥ የፔይሎድ እና የሴንሰር ሙከራ ይህ ክፍተት በእውነተኛ ተልዕኮ ላይ እንደ ብዥ ያለ ምስል ወይም የተቋረጠ ሊንክ ሆኖ ከመታየቱ በፊት የሚዘጋበት መንገድ ነው።

---

1. የጠረጴዛ ላይ ሙከራ ብቻውን በቂ ያልሆነበት ምክንያት

የአንድ ፔይሎድ አምራች የራሱ ማረጋገጫ ብዙውን ጊዜ የኤሌክትሪክ አፈጻጸምን፣ የኦፕቲካል ሪዞሉሽንን እና የሜካኒካል ጥንካሬን በተናጠል ይሸፍናል። በተለምዶ ሊሸፍነው የማይችለው ነገር ያው ሃርድዌር በአውሮፕላን ተዘጋጅ/ተንቀጥቀጥ ፍሰት (ተርቡለንስ) የድንበር ንብርብር (Boundary layer) ውስጥ ወይም ከፌሪንግ ዌክ በታች ሲቀመጥ፣ አውሮፕላኑ በትክክል በሚፈጥረው የንቀጥቀጥ (ቫይብሬሽን) ስፔክትረም፣ ተልዕኮው በትክክል በሚበርበት የሙቀት መጠን ክልል ውስጥ ምን እንደሚፈጠር ነው። እነዚህ የአውሮፕላን አካል-ደረጃ ሁኔታዎች ናቸው፣ እና የሚኖሩት ፔይሎዱ በትክክል በሚበርበት ተሽከርካሪ ላይ ሲገጠም — ወይም ሲወከል — ብቻ ነው።

---

2. ኤሮ-ኦፕቲካል ብዥታ፡ ተዘጋጅ/ተንቀጥቀጥ ፍሰት (ተርቡለንስ) አውሮፕላኑን ብቻ ሳይሆን ምስሉንም ያዋርዳል

በአካባቢው ባለው የአየር ፍሰት ውስጥ ለሚመለከት ለማንኛውም ካሜራ፣ ላይዳር ወይም የሌዘር ስርዓት፣ ኤሮ-ኦፕቲክስ አግባብነት ያለው ፊዚክስ ነው — ይህ የጥናት መስክ ተመራማሪዎች ለመጀመሪያ ጊዜ ተርቡለንት የድንበር ንብርብር (Boundary layer) በውስጡ የሚያልፈውን የብርሃን ጨረር እንዴት እንደሚያዛባ መጠን ወደሰጡበት ወደ 1950ዎቹ ይመለሳል። አሰራሩ ቀጥተኛ ነው፡ ተዘጋጅ/ተንቀጥቀጥ ፍሰት (ተርቡለንስ) በአየር እፍጋት ውስጥ የአካባቢ ልዩነቶችን ይፈጥራል፣ የእፍጋት ልዩነቶች የአካባቢውን የሪፍራክቲቭ ኢንዴክስ ይለውጣሉ፣ እና በዚያ ተለዋዋጭ-ኢንዴክስ መስክ ውስጥ የሚያልፍ የሞገድ ግንባር (wavefront) ጠፍጣፋ ከመሆን ይልቅ የተዛባ ሆኖ ይወጣል።

ተጽዕኖው በሞገድ ርዝመት (wavelength) ላይ የተመሰረተ ነው፣ እና ይህ መስክ በመጀመሪያ ከተገነባባቸው ስርዓቶች ይልቅ ለዘመናዊ ሴንሰሮች የበለጠ አስፈላጊ ነው። ለተወሰነ የኦፕቲካል መንገድ መዛባት ደረጃ፣ የሚታይ ወይም የቅርብ-ኢንፍራሬድ ብርሃን (አብዛኛዎቹ ካሜራዎች እና ብዙ ላይዳሮች የሚጠቀሙበት ክልል) የሚጠቀም ስርዓት በተመሳሳይ የተርቡለንስ ደረጃ ላይ ካለ አሮጌ ረጅም-የሞገድ ርዝመት ስርዓት ይልቅ በጣም ብዙ የምስል ጥራት ያጣል — የ 10.6 μm ሌዘርን አፈጻጸም ብዙም ያልነካ የመዛባት ደረጃ የቅርብ-ኢንፍራሬድ ስርዓትን የ Strehl ሬሾ (የምስል ጥራት መለኪያ ስታንዳርድ፣ 1.0 ፍጹም የሆነበት) ከሞላ ጎደል ፍጹም ከሆነበት ወደ 0.67 አካባቢ ሊቀንሰው ይችላል። የሴንሰር ፖድ ኤሮዳይናሚክ ቅርጽ እና የመገጠሚያ ቦታ በውስጡ እንዳለው ኦፕቲክስ አስፈላጊ የሚሆንበት አንዱ ምክንያት ይህ ነው።

የኤሮ-ኦፕቲካል ተጽዕኖዎችን በየንፋስ ቱናል / አየር ቱናል ውስጥ መሞከር የተረጋገጠ፣ አሥርት ዓመታትን ያስቆጠረ አሠራር ሲሆን፣ ሴንሰሩ ከመብረሩ በፊት ልክ እንደዚህ ዓይነቱን በየድንበር ንብርብር (Boundary layer) የሚፈጠር የምስል መበላሸት ለመለካት በተቀመጡ ሌዘር-ተኮር መለኪያ መሳሪያዎች (የ "Malley probe" ቴክኒክ) በመደበኛ የሳብሰኒክ እና ትራንሶኒክ ቱናሎች ውስጥ ይካሄዳል።

---

3. ፍሰቱ በቀሪው ፔይሎድ ላይ ምን ያደርጋል

• ንቀጥቀጥ (ቫይብሬሽን)። ጊምባል ወይም የካሜራ መገጠሚያ የአውሮፕላኑን እውነተኛ የንቀጥቀጥ (ቫይብሬሽን) ስፔክትረም ያያል እንጂ የቤተ ሙከራ ሼከር ጠረጴዛን ሃሳባዊ ስዊፕ አይደለም — እና የጊምባል ማረጋጊያ ስርዓቶች በተለይ በተወሰኑ ድግግሞሾች (frequencies) ላይ ንቀጥቀጥን (ቫይብሬሽንን) ውድቅ ለማድረግ የተቃኙ ናቸው፣ ይህ ደግሞ በትክክል የሚታየው በአውሮፕላኑ ትክክለኛ መነቃቃት ስር ብቻ ነው።
• ማሞቅ። በፖድ ወይም ፌሪንግ ውስጥ ያሉ የሴንሰር ኤሌክትሮኒክስ የራሳቸውን ሙቀት ያመነጫሉ፣ እና በቤቱ ዙሪያ ያለው የአየር ፍሰት ያ ሙቀት መወሰዱን ወይም መከማቸቱን ይወስናል — ይህ በቆመ የጠረጴዛ ላይ ሙከራ እና በሚንቀሳቀስ የአየር ፍሰት አካባቢ መካከል ሙሉ በሙሉ የሚለወጥ ችግር ነው።
• በአውሮፕላኑ ላይ ብቻ ሳይሆን በሴንሰሩ ላይ በረዶ መፈጠር። በረዶ የሚሰራበት የኦፕቲካል መስኮት ወይም የአንቴና ራዶም ክንፉ መስራት ከማቆሙ ከረጅም ጊዜ በፊት መስራት ያቆማል፣ እና የበረዶው አፈጣጠር ስርዓት በዚያ የተወሰነ የፌሪንግ ቅርጽ ዙሪያ ባለው የአካባቢ ፍሰት ላይ የተመሰረተ ነው።
• የፌሪንግ ቅርጽ ከሲግናል ጥራት አንጻር። ራዶም ወይም ኦፕቲካል ዶም በኤሮዳይናሚክ ድራግ እና ለሚጠብቀው ነገር ባለው ግልጽነት መካከል ያለ ስምምነት ነው — ቅርጹን በኤሮዳይናሚክስ መንገድ ካሳሳቱት በውስጡ የሚያልፈውን የ RF ወይም የኦፕቲካል መንገድንም ያዛባሉ።

---

4. የፔይሎድ ሙከራ ዘመቻ በትክክል ምን ይለካል

• በፍጥነት እና በማእዘን ክልል ውስጥ የምስል ወይም የሞገድ ግንባር (wavefront) ጥራት ፣ ለአየር ወለድ ኦፕቲካል ስርዓቶች የተገነቡትን ተመሳሳይ የኤሮ-ኦፕቲካል መለኪያ መሳሪያዎች (ኢንስትሩመንቴሽን) በመጠቀም — አንድ ነጠላ የቆመ የመነሻ ምስል አይደለም።
• በሴንሰር መገጠሚያው ላይ የንቀጥቀጥ (ቫይብሬሽን) ስፔክትረም በእውነተኛ የአውሮፕላን መነቃቃት ስር፣ ከጊምባል ወይም የማረጋጊያ ስርዓቱ የራሱ የውድቅ ማድረጊያ ባንድዊድዝ ጋር ሲነጻጸር።
• በትክክለኛው ፌሪንግ በኩል የሊንክ በጀት ወይም የኦፕቲካል ስሩፑት (throughput) ፣ ባዶ በሆነ ቀዳዳ በኩል አይደለም — ቤቱ የሴንሰሩ የኦፕቲካል ወይም የ RF መንገድ አካል ነው እንጂ ሽፋን ብቻ አይደለም።
• የተዘጉ ኤሌክትሮኒክስ የሙቀት ባህሪ ወካይ በሆነ የአየር ፍሰት ስር፣ በቆመ አየር ውስጥ አይደለም።
• በተወሰነው የፌሪንግ ጂኦሜትሪ ላይ የበረዶ መፈጠር ፣ ለስራው ክልል አግባብነት ባለው ቦታ።

---

5. የምናያቸው አምስት ስህተቶች

• ሴንሰሩን እና ፌሪንጉን ለየብቻ ማረጋገጥ። የሴንሰሩን ትክክለኛ የእይታ መስክ እና የሞገድ ርዝመት (wavelength) ግምት ውስጥ ሳያስገባ የተነደፈ ራዶም ወይም ኦፕቲካል ዶም የራሱን የኤሮዳይናሚክ ሙከራ ሊያልፍ እና አሁንም የፔይሎዱን አፈጻጸም ሊያበላሽ ይችላል።
• በአጠቃላይ የሼከር ፕሮፋይል ላይ የንቀጥቀጥ (ቫይብሬሽን) ውድቅ ማድረጊያን መሞከር። በቤተ ሙከራ የንቀጥቀጥ (ቫይብሬሽን) ስፔክትረም ላይ የተቃኘ ጊምባል አሁንም እውነተኛው አውሮፕላን በሚፈጥራቸው የተወሰኑ ድግግሞሾች (frequencies) ሊያዝ ይችላል።
• የኦፕቲካል ሙከራን እንደ የጠረጴዛ ላይ ችግር ብቻ አድርጎ መውሰድ። ከቤተ ሙከራ ጠረጴዛ የሚገኙ የሪዞሉሽን እና የ MTF ቁጥሮች ያው ኦፕቲክስ በበረራ ፍጥነት ከተርቡለንት የድንበር ንብርብር (Boundary layer) በስተጀርባ ምን እንደሚያደርግ ምንም አይናገሩም።
• ማቀፊያውን ለክብደት እና ድራግ መመጠን፣ ለሙቀት መንገድ አለመመጠን። በኤሮዳይናሚክስ ንጹህ የሚመስል በጥብቅ የተገጠመ ፖድ በውስጡ ያሉት ኤሌክትሮኒክስ ፈጽሞ ያልተመዘኑለትን ሙቀት ሊያጠምድ ይችላል።
• የአውሮፕላኑ የበረዶ መፈጠር ጉዳይ ስለተሸፈነ በፔይሎድ ፌሪንጎች ላይ የበረዶ ሙከራዎችን መዝለል። ራዶም ወይም ኦፕቲካል መስኮት ከተገጠመበት ክልፍ በተለየ ሁኔታ በረዶ ሊያከማች ይችላል፣ እና መጀመሪያ ለመበላሸት በቂ በሆነ ልዩነት።

---

6. ይህ ለእርስዎ የውህደት (integration) ፕሮግራም ምን ማለት ነው

የእርስዎን የሴንሰር ፓኬጅ፣ የፌሪንግ ጂኦሜትሪ እና የስራ ክልል ይላኩልን ፣ እና ፔይሎዱ በጠረጴዛ ላይ የሚያቀርበውን ብቻ ሳይሆን በፍሰቱ ውስጥ በትክክል የሚያቀርበውን የሚለካ የሙከራ ዘመቻ እናዘጋጃለን። ተዛማጅ ንባብ፡

የ UAV በረዶ መፈጠር እና የአየር ንብረት ሙከራ

፣ የፌሪንግ ቅርጽም እንዲሁ አስፈላጊ የሚሆንበት።

---

ምንጮች እና ማስታወሻዎች

• ኤሮ-ኦፕቲክስ በአየር ወለድ ኦፕቲካል ቀዳዳ አቅራቢያ ካለው ተርቡለንት ፍሰት የሞገድ ግንባር (wavefront) መዛባቶች ጥናት ሆኖ፣ መነሻው በሊፕማን የ 1952 የድንበር ንብርብር (Boundary layer) የብርሃን-ማዞር ስራ፣ እና በሳብሰኒክ እና ትራንሶኒክ ፍጥነቶች በ Malley-probe የንፋስ ቱናል / አየር ቱናል መለኪያዎች በኩል ያለው እድገት፡ Cress, J.A., Gordeyev, S., Post, M.L., Jumper, E.J., "Aero-Optical Measurements in a Turbulent, Subsonic Boundary Layer at Different Elevation Angles," AIAA 2008-4214, 39th AIAA Plasmadynamics and Lasers Conference, 2008, በኖትር ዴም ዩኒቨርሲቲ እና በዩ.ኤስ. አየር ሀይል አካዳሚ የንፋስ ቱናሎች ውስጥ የተሞከረ።
• ለተወሰነ የኦፕቲካል መንገድ መዛባት የምስል መበላሸት በሞገድ ርዝመት (wavelength) ላይ ጥገኛ መሆን (የ Strehl ሬሾ ምሳሌ፡ ~0.996 በ 10.6 μm ሲነጻጸር ከ ~0.674 በ ~1 μm ለተመሳሳይ የመዛባት ደረጃ)፡ ተመሳሳይ ምንጭ፣ የመግቢያ ክፍል፣ በ Smith, W.J., Modern Optical Engineering, McGraw-Hill, 1966 ውስጥ ያለውን የ Strehl ሬሾ ቀመር በመጥቀስ።
• የሙከራ ዘዴ ምክሮች (የንቀጥቀጥ (ቫይብሬሽን) ስፔክትረም ማዛመድ፣ ከፌሪንግ ጋር የተዋሃደ የኦፕቲካል/RF መንገድ ሙከራ፣ በፔይሎድ-ተኮር ጂኦሜትሪ ላይ በረዶ መፈጠር) የ TunnelTech የምህንድስና አሠራር ናቸው።