Sicherlich hat jeder in seinem Leben wiederholt das charakteristische kräftige Klatschen eines am Himmel fliegenden Flugzeugs gehört. In solchen Fällen heißt es, dass „das Flugzeug die Schallmauer durchbrochen hat“ oder „auf Überschall übergegangen“ ist. Aber haben Sie sich jemals gefragt, warum es dieses kraftvolle Geräusch gibt und warum Flugzeuge die Schallmauer direkt über Ihrem Kopf durchbrechen? Denken Sie, dass es nur ein Zufall ist? Egal wie! Tatsache ist, dass diese „Explosion“ eigentlich überhaupt nichts mit der Überwindung der Schallmauer zu tun hat. Darüber hinaus ist die Häufigkeit, mit der ein Überschallflugzeug über Ihren Kopf fliegt, so oft, dass Sie dieses Knallen hören, selbst wenn es mit konstanter Geschwindigkeit fliegt. Natürlich gibt es eine gewisse Grenzgeschwindigkeit oder eine Schallmauer, aber das hängt nicht direkt mit dem Klatschen zusammen.
Das Platzen eines Flugzeugs hat nicht wirklich etwas mit dem Durchbrechen der Überschallbarriere zu tun
Warum ist beim Umschalten auf Überschall Baumwolle zu hören?
Das Klatschen des Flugzeugs, das wir hören, wird korrekter als „Überschallknall“ bezeichnet und ist, wie oben erwähnt, nicht mit der Überwindung einer Grenzgeschwindigkeit verbunden. Aber warum kommt es vor? Wenn ein Flugzeug mit beliebiger Geschwindigkeit fliegt, entsteht vor seinem Rumpf, also der Nase, ein Hochdruckbereich, da das Flugzeug buchstäblich in die Luft stürzt.
Bei relativ geringen Geschwindigkeiten erzeugt der hohe Druck vor dem Flugzeug nur Schallwellen, also ein charakteristisches Geräusch, aber keine Knallgeräusche. Wenn die Geschwindigkeit des Flugzeugs hoch ist, also die Schallgeschwindigkeit überschreitet, haben die Schallwellen keine Zeit, sich zu entfernen. Durch einen starken Druckanstieg vor dem Rumpf bildet sich eine Schicht hochkomprimierter Luft, die eine Stoßwelle erzeugt, die kegelförmig vom Flugzeug ausstrahlt und den Boden erreicht.
Das Klatschen eines Flugzeugs ist mit einer Stoßwelle verbunden, die die menschlichen Hörorgane erreicht
Dieser Stoßwellenkegel bewegt sich immer mit dem Flugzeug. Das Interessanteste ist, dass sich die Stoßwellen lautlos ausbreiten und den Boden erreichen. Baumwolle hören wir nur in dem Moment, in dem die Stoßwelle, also die Grenze eines imaginären Kegels, einen Menschen durchdringt. In diesem Moment steigt der Luftdruck um die Person herum an, was von den Ohren als Watte wahrgenommen wird. Das heißt, dieser Ton existiert nur für den Zuhörer in dem Moment, in dem die Stoßwelle ihn durchläuft, und steht in keinem Zusammenhang mit der Beschleunigung des Flugzeugs.
Wie gefährlich ist die Ausbreitung einer Stoßwelle von einem Überschallflugzeug? Da der Abstand zum Boden groß genug ist, kann er keine Zerstörung anrichten. In der Nähe des Flugzeugs ist die Schockwelle jedoch ziemlich stark. Wenn es also tief über ein mehrstöckiges Gebäude fliegt, kann die Stoßwelle oberhalb des 30. Stockwerks durchaus die Fenster zum Einschlagen bringen.
Die Schallmauer mit einem Flugzeug überwinden – was ist das?
Wenn es also beim Klatschen nicht darum geht, die Schallmauer zu durchbrechen, was bedeutet der Begriff dann überhaupt? In der Aerodynamik ist es üblich, von einem starken Sprung des Luftwiderstands zu sprechen, der auftritt, wenn ein Flugzeug eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht, die nahe der Schallgeschwindigkeit liegt.
Das Überschallflugzeug verfügt über ein spezielles Design, das die Steuerbarkeit beim Fliegen mit hoher Geschwindigkeit gewährleistet.
Bei dieser Geschwindigkeit beginnen die Luftströmungen das Flugzeug anders zu umströmen, also ganz anders als bei niedrigeren Geschwindigkeiten. Dies machte es den Ingenieuren einst schwer, ein Überschallflugzeug zu bauen. Übrigens ist die Entwicklung eines Überschallflugzeugs schon jetzt ein großes Problem für Ingenieure.
Скорость звука составляет 1234,8 км/ч. В настоящее время максимальная скорость самолета составляет 8200,8 км/ч, то есть более чем в шесть раз превышает скорость звука.
Es stellt kein besonderes Problem dar, ein herkömmliches Flugzeug auf Überschallgeschwindigkeit zu beschleunigen. Wenn es jedoch die Überschallbarriere durchbricht, verliert es die Kontrolle und kann nicht gleichmäßig fliegen. Das heißt, selbst wenn es auf eine solche Geschwindigkeit beschleunigt, stürzt es ab, wenn es erreicht wird.
Die Überwindung der Überschallbarriere wird nicht von Baumwolle begleitet
Damit die Flugzeuge die Schallmauer überwinden können, wurden spezielle Flügel mit einem besonderen aerodynamischen Profil geschaffen. Darüber hinaus mussten die Ingenieure noch eine Reihe weiterer Tricks anwenden, die letztlich die Beherrschbarkeit der Maschinen sicherstellten. Dennoch spürt der Pilot die Überwindung dieser Grenzgeschwindigkeit, die gemeinhin als „aerodynamischer Aufprall“ bezeichnet wird, gut. Wie die Piloten selbst feststellen, gibt es derzeit einige „Sprünge“ in der Steuerbarkeit. Es gibt aber gleichzeitig keine Klangphänomene.
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Der Übergang zur Überschallgeschwindigkeit sollte jedoch nicht mit Turbulenzen verwechselt werden, da es sich dabei um völlig unterschiedliche Phänomene handelt. Wir haben vorhin darüber gesprochen, was Turbulenzen sind, warum sie auftreten und wie gefährlich sie sind.
