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Was ist Überschall?

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Letztes Update am 22.10.2014, 14:08
Am 14. Oktober 1947 schrieb der Pilot Chuck Yeager Luftfahrtgeschichte.

Fliegen mit Überschall bedeutet, dass die Fluggeschwindigkeit größer als die Schallgeschwindigkeit in der Umgebung eines Objektes ist. In der Flugphysik werden Geschwindigkeiten mit der Schallgeschwindigkeit dimensionslos gemacht und Mach-Zahl genannt, benannt nach dem österreichischen Physiker, Ernst Mach. Überschallflug heißt also Fliegen mit Ma > 1.

  • Die Schallgeschwindigkeit beträgt unter Normalbedingungen (auf Meeresniveau und ca. 20 °C),  ca. 343 m/s, was etwa 1235 km/h (768 mph oder 666 kn) entspricht. 
  • Am 14. Oktober 1947 schrieb der Pilot Chuck Yeager Luftfahrtgeschichte. Mit seinem Raketenflugzeug X-1 flog er als erster Mensch schneller als der Schall. 
  • Am Tag genau 65 Jahre später, am 14 oktober 2012 durchbrach Felix Baumgartner, bei seinem Rekordsprung (Red Bull Stratos Projekt), als erster mensch die Schallmauer im freien fall.

Die Schallmauer:

  • Nähert sich das Flugzeug der Schallgeschwindigkeit (Ma=1), kommt es durch die Kompressibilität der Luft zu Stoßwellen an verschiedenen Teilen des Flugzeugs. Dadurch steigt der aerodynamische Widerstand erheblich an, bis diese Grenze, bildhaft Schallmauer genannt, überwunden ist. 
  • Danach sinkt der Widerstand wieder ab (bleibt jedoch höher als im Unterschallbereich). 
  • Die Fluggeschwindigkeit, bei der im Luftstrom um das Flugzeug die ersten Überschallgebiete und damit auch Verdichtungsstöße auftreten, liegt — abhängig von der Konstruktion des Fluggerätes mehr oder weniger deutlich — unterhalb der Schallgeschwindigkeit. 
  • Der Geschwindigkeitsbereich, in dem bei der Umströmung des Flugzeugs sowohl Gebiete mit Geschwindigkeiten größer als auch kleiner Schallgeschwindigkeit auftreten, nennt man transsonisch und überstreicht einen Fluggeschwindigkeitsbereich von etwa M = 0,8 bis 1,2.
  • Ist die Schallgeschwindigkeit überschritten (M>1), breitet sich von der Flugzeugnase und den Tragflächen ausgehend kegelförmig nach hinten der so genannte Machsche Kegel aus.

 

Der Überschallkanall:

  • Der Überschallknall ist die hörbare Auswirkung der Stoßwelle, der auftritt, wenn sich ein Flugzeug mit Überschallgeschwindigkeit bewegt.
  • Diese Stoßwelle hat die Form zweier Kegel, einer an der Flugzeugnase und einer am Flugzeugheck. Die Kegel öffnen sich entgegen der Flugrichtung. 
  • Bei kleinen Flugzeugen oder Projektilen laufen diese dicht genug zusammen, um als einzelner Knall wahrgenommen zu werden; bei großen Flugzeugen sind die Stoßwellen klar zu unterscheiden und verursachen einen „Doppelknall“ im Abstand weniger Hundertstelsekunden. 
  • Bei großer Entfernung zum Beobachter nimmt der zeitliche Abstand zwischen beiden Stoßwellen weiter zu und kann bei großen Flugzeugen oder Raumfähren mehrere Zehntelsekunden betragen.

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