Diskussion:Überschallflug

Schallmauer auch bei Mach 2 bzw. Mach 3???

Hey! Gibt es den Knall bzw. den Wolkenscheibeneffekt auch, wenn das flugzeug die doppelte Schallgeschwindigkeit erreicht?

mfg der Jens aus Leipzig

Es gibt nur einen Knall, der immer zu hören ist, wenn der Mach'sche Kegel die Erdoberfläche erreicht. Der Knall ist bei einem Überschallflug das erste was zu hören ist, danach erreichen die "normalen Schallwellen" die Erde. Im Flugzeug selbst ist nie(!) ein Knall zu hören. Auch entsteht der Knall nicht beim "Durchbrechen der Schallmauer" sondern ist immer zu hören, bevor man andere Geräusche eines sich mit Überschall bewegenden Objektes wahrnimmt unabhängig von der Fluggeschwindigkeit! --Joeopitz 23:54, 14. Sep 2005 (CEST)

Schallmauer

Geht der Überschallknall nun von Flugzeugnase und den Tragflächen oder Flugzeugnase und Heck aus?

Bitte vereinheitlichen, es steht zweimal und eben widersprüchlich im Artikel.

Die Me 262 und die Schallmauer

OK, sprechen wir über die Me 262 und die Schallmauer :-)

Zitate von [1] - Autor nicht genannt, ich vermute Hans Guido Mutke.

• "The pilots were under strict instructions not to exceed 950 km/h, although there was no mention in these instructions of altitude."

Die Me 262 hatte einen speziellen höhenkompensierten Fahrtanzeiger, der im mittleren und hohen Geschwindigkeitsbereich wahre Geschwindigkeit anzeigte, nicht angezeigte Geschwindigkeit. Daher war eine Höhenangabe weniger wichtig als bei herkömmlichen Fahrtanzeigern.

• "In fact Me262s had occasionally crashed without the pilots being able to make any report. We can surmise today that these crashes were caused by pilots approaching the sound barrier and entering the area of buffeting or even crossing into the transonic area or perhaps even breaking through the sound barrier."

Die Schlußfolgerung, dass die Piloten sich "an die Schallmauer annäherten", ist sicher gerechtfertigt. Messerschmitt hat in Testflügen mit der Me 262 die Grenze der Steuerbarkeit aber als nur 86% der Schallgeschwindigkeit ermittelt. Propellerjäger des Zweiten Weltkrieges sind ebenfalls "gelegentlich abgestürzt, ohne dass der Pilot eine Meldung machen konnte", weil sie "sich zu weit an die Schallmauer annäherten" - z. B. konnte das bei der Republic P-47 schon bei 74% der Schallgeschwidigkeit geschehen, wie der britische Testpilot Eric Brown in sorgfältig vorbereiteten und überwachten Testflügen feststellte.

• "lt would be natural for pilots to push their aircraft to the limits and some would therefore almost certainly have attempted to fly in excess of 1000 km/h although at this time the variation in the speed of sound with altitude was unknown."

Aus dem Piloten-Schulungshandbuch vom 15.8.1945 für die North American P-51: "Einer der wichtigsten Faktoren, an die man sich beim Thema Kompressiblität erinnern muß, ist, dass die Schallgeschwindigkeit von der Höhe abhängt."

• "Apart from the existence of these unexplained crashes we have no direct evidence to support the theory that they were caused by pilots approaching the sound barrier."

Die ungeklärten Abstürze sind ebenfalls kein direkter Beweis, da Messerschmitt ermittelt hatte, dass die Steuerbarkeit bereits weit unterhalb der Schallgeschwindigkeit verlorenging. Ähnliche Abstürze aus dem Hochgeschwindigkeitssturzflug gab es auch bei Propellerjägern, die mit Sicherheit nicht die Schallmauer durchbrechen konnten.

• "His claim is supported by the fact that the controls of the aircraft became totally ineffective shortly before reaching the sound barrier and then full control was regained a few moments later."

Dieses Symptom ist typisch für Hochgeschwindigkeitssturzflüge selbst mit Propellerjägern. Da die Schallgeschwindigkeit mit abnehmender Höhe zunimmt, kann die die Machzahl eines stürzenden Flugzeugs selbst bei gleichbleibender Geschwindigkeit abnehmen, so dass die Steuerbarkeit wiederhergestellt wird. Verlust und Wiedergewinnen der Steuerbarkeit im Sturzflug ist also kein Indiz für ein Durchbrechen der Schallmauer.

• "These attempts were mostly undertaken from an altitude of around 9.000 m (27.000 ft) with propeller-driven aircraft such as with the Me 109 at Rechlin in Germany before 1945. The pilots were only just able to reach the buffeting zone due to the resistance effect of the propeller and the fact that at around 7.000 m (21.000 ft) the speed of sound is over 1130 km/h (700 mph)."

Das "buffeting" wird in vielen Handbüchern für Propellerjäger deutlich beschrieben. Es zeigt nicht die Annäherung an die Schallmauer, sondern nur die Annäherung an die Kompressilibitätsgrenze des Flugzeugs. Aus dem P-51-Handbuch: "Das Heck vibriert ["buffets"], oder die Steuerung wird schwergängig, oder das Flugzeug entwickelt unsteuerbares Nicken und Stampfen, oder unsteuerbares Rollen und Gieren, oder irgendeine Kombination dieser Effekte. Jeder Typ von Hochgeschwindigkeitsjäger hat seine eigenen, individuellen Kompressibilitäts-Eigenschaften".

• "6. A computer based performance analysis of the Me 262, carried out in 1999 at the Munich Technical University, has shown that the Me 262 could exceed Mach 1."

Es handelt sich um eine "performance analysis", also eine Flugleistungsanalyse. Die Flugleistung der Me 262 mag ausgereicht haben, um Überschall zu erreichen, der Problem in der Praxis war aber die Steuerbarkeit, also die komplementäre Disziplin des Flugzeugbaus.

Das einzige faßbare Indiz für ein Durchbrechen der Schallmauer bleibt also die Fahrtmesseranzeige, die 1100 km/h erreicht oder überschritten hat. Selbst in 8 km Höhe entspricht das aber nur Mach 0,99. In geringeren Höhen ist es sogar noch weiter von der Schallgeschwindigkeit entfernt.

Ich kenne die Details der Funktionsweise des besonderen Fahrtmessers der Me 262 nicht, aber die Fahrtmesser anderer Jäger des 2. Weltkrieges gaben immer einen fehlerbehafteten Wert, der mit zunehmender Geschwindigkeit zu hohe Anzeigen lieferte. Der Lagefehler trieb den Anzeigewert typischerweise in die Höhe, der Kompressibilitätsfehler immer. Der Kompressilibitätsfehler allein würde bei einem herkömmlichen Fahrtmesser die wahre Geschwindigkeit von 1100 km/h auf einen korrigierten Wert von 1050 km/h reduzieren, also Mach 0,95 in 8 km.

Meine Zusammenfassung:

• Es gibt keinen Beweis dafür, dass Hans Guido Mutke mit seiner Me 262 die Schallmauer durchbrochen hat.
• Seine im Hochgeschwindigkeitssturzflug gemachten Beobachtungen stimmen mit denen vieler anderer (meist Propellerflugzeug-)Piloten und dem Stand der Technik im 2. Weltkrieg überein und können erklärt werden, ohne ein Durchbrechen der Schallmauer anzunehmen.
• Seine Ablesung der Geschwindigkeit erlaubt durch das Fehlen einer Höhenangabe keine Aussage über die Machzahl.
• Dass eine Geschwindigkeit von 1100 km/h oder mehr angezeigt wird, kann dadurch erklärt werden, dass diese Geschwindigkeit unterhalb von 8 km erreicht wurde, wo sie kein Durchbrechen der Schallmauer bedeutet.
• Wenn der Fahrtmesser der Me 262 ähnliche Mißweisungen liefert wie herkömmliche Fahrtmesser, muß davon ausgegangen werden, dass die von Mutke abgelesene Geschwindigkeit wahrscheinlich höher ist als die wahre Geschwindigkeit.
• Wenn es tatsächlich Expertenbeiträge "pro" Überschall gibt, würde ich mich über einen Hinweis freuen. Der von mir referenzierte Artikel macht nicht den Eindruck, das Werk eines Experten zu sein.
• Ich bin auch kein Experte :-)

--HoHun 22:07, 14. Apr 2004 (CEST)

Geisterbilder?

Bevor Matthäus Wander den Link entfernt hatte, war das angeblich gelöschte Bild noch da, und auch in der Vorversion ist es in voller Pracht zu bewundern. Ist Löschen heute auch nicht mehr das, was es mal war (Serverproblem?)? Könnte es rechtliche Probleme geben, wenn sich ein unfreies Bild einfach nicht löschen lassen will?--SiriusB 11:41, 16. Aug 2004 (CEST)

Die Me 163 und die Schallmauer

Vor einem Jahr ca. berichtete der Spiegel, dass der deutsche Testpilot Heini Dittmar bereits am 2. Oktober 1941 die Schallmauer mit einer ME 163 A durchbrochen hat. Kann das jemand bestätigen? Salomonschatzberg 16:15, 7. Sep 2004 (CEST)

Laut den mir bekannten und wohl allgemein akzeptierten Informationen überschritt Heini Dittmar am 2. Oktober 1941 mit 1003 km/h als erster Mensch die 1000-km/h-Barriere, jedoch durchbrach er dabei NICHT die Schallmauer. Leider ist mir nicht bekannt, in welcher Höhe dieser Redkordflug seinerzeit durchgeführt wurde.

--Amarcuse 00:51, 9. Okt 2004 (CEST)

Nach Ethell/Price, "Deutsche Düsenflugzeuge im Kampfeinsatz", begann Dittmar seinen Hochgeschwindigkeitsflug mit einem Flugzeugschlepp bis auf 4 km Höhe. Nach Zünden des Triebswerks der Me 163 ging die Maschine selbstständig in den Sturzflug und erreichte die später festgestellten 1003 km/h, die als Mach 0,84 angegeben werden. Die höchste Geschwidigkeit wurde also während während des unkontrollierten Sturzes in ca. 2 - 3 km Höhe erreicht (wie man aus der Machzahl schließen kann). --HoHun 01:48, 9. Okt 2004 (CEST)

Definitiv nicht. Weder Messerschmitt noch Lippisch erwähnten sowas. Für den Hüter des deutschen Gewissens, den Spiegel, sind 1000 km/h eben schonmal die Schallmauer. Da werden schön die Grenzen der etablierten Medien aufgezeigt :-) -- Stahlkocher 10:19, 9. Okt 2004 (CEST)

Auf Messerschmitt würde ich mich hier nicht verlassen, die Me 163 war ein ungeliebtes Kind bei Messerschmitt und Lippisch wurde von Messerschmitt rausgeekelt. Die 1003km/h von Dittmar wurden im Horizontalflug erreicht, weil auf der vorgeschriebenen Meßstrecke geflogen, hinter der Meßstrecke ging die Maschine dann in einen Sturzflug über. Die 1130km/h die Heini Dittmar am 06.07.1944 mit der 163 BV18 erreicht wurde im Bahnneigungsflug erflogen. Anders als die normalen Me 163 Bs hatte die BV18 keine Schränkung und die kritische Machzahl war dadurch höher. Zur Anmerkung, die X-1 durchbrach die Schallmauer im Bahnneigungsflug und durchflog die Meßstrecke auch nur in eine Richtung. Außerdem machte die X-1 keinen Bodenstart. --HDP 09:30, 1. Mär. 2007 (CET)

Schallgeschwindigkeit abhängig von...

Im ersten Absatz am Anfang dieses Artikels steht sinngemäß "Schallgeschwindigkeit ist von der Temperatur, aber kaum von dem Luftdruck abhängig". Im Artikel "Schallgeschwindigkeit" selber steht jedoch im letzten Absatz, daß der Luftdruck absolut keine Rolle spiele. Etwas weiter oben wird dies nochmals bestätigt. Das möge sich bitte jemand fachkundige(r) mal anschauen. Bin nur ein einfacher Leser, dem das aufgefallen ist :)

"In Bodennähe liegt die Schallgeschwindigkeit bei 320-340 m/s. Sie ist abhängig von der Temperatur, aber kaum abhängig vom Luftdruck. In größeren Höhen nimmt sie daher ab." Weswegen nun? Deswegen, weil sie kaum oder gar nicht vom Luftdruck abhängt? Das kann's nicht sein. Deswegen, weils sie von der Temperatur abhängt? Dann hat die Begründung eine Lücke. Wie hängt die Schallgeschwindigkeit von der Temperatur ab? Und wie hängt die Temperatur von der Höhe ab? --Liberatus 01:41, 20. Nov 2004 (CET)

"In größeren Höhen ist die Schallgeschwindigkeit, wegen der niedrigeren Temperaturen, geringer als am Boden." Ist die Schallgeschwindigkeit nicht eigentlich wegen des niedrigeren Druckes geringer? Eine niedrige Temperatur erhöht ja die Dichte und somit auch die Schallgeschwindigkeit. Oder sehe ich das Falsch? Im Winter breitet sich der Schall ja auch schneller aus als im Sommer, weil die Luftmoleküle näher aneinander sind (höhere Dichte). Also ich würde sagen: Bitte ändern!(nicht signierter Beitrag von 77.128.25.34 (Diskussion) --Thuringius 12:43, 28. Jan. 2007 (CET))

Hier in der Diskussion finden sich unter "Formel- & Datensammlung" ein paar Erklärungsversuche dazu. Kurz zusammengefaßt: Die Schallgeschwindigkeit ist direkt abhängig von Druck und Dichte. Könnte der Druck sinken, ohne daß sich die Dichte ändert, würde die Schallgeschwindigkeit tatsächlich abnehmen. Da mit sinkendem Druck aber auch die Dichte abnimmt (was für sich allein die Schallgeschwindigkeit erhöhen würde), gleichen sich die beiden gegenläufig wirkenden Faktoren genau aus. Eine Änderung der Schallgeschwindigkeit ist also nur durch eine Änderung der Dichte ohne gleichzeitige Änderung des Druckes möglich, sprich durch eine Temperaturänderung.--Thuringius 12:43, 28. Jan. 2007 (CET)

Wolkenscheibeneffekt

"Bei ausreichender Luftfeuchtigkeit kommt es dabei zum Wolkenscheibeneffekt. Dieser Effekt entsteht beim Eintritt in die Überschallgeschwindigkeit dadurch, dass die Schallwellen den Wasserdampf der Luft zur Kondensation bringen."

Wir wissen nun, wie der Wolkenscheibeneffekt entsteht, aber nicht, um was es sich dabei überhaupt handelt. Entsteht da eine Wolkenscheibe?

Wolken sind nichts anderes als Luft mit Wassertröpfchen. Kühlt feuchte Luft unter einen bestimmten Wert (Taupunkt) ab, kondensiert die Feuchtigkeit in Form von Wassertröpfchen. Ursache der Abkühlung kann u.a. eine Dekompression sein, welche natürlicherweise beim Aufstieg feuchtwarmer Luft in größere Höhen mit geringerem Druck auftritt. So entstehen Quellwolken und Gewittertürme. In einer Stoßwelle (wie sie u.a. beim Überschallflug entsteht) steigt der Druck zunächst sprunghaft an, fällt dann aber stetig ab und wird kurzzeitig niedriger als der Umgebungsdruck, bevor er sich wieder normalisiert. Daher steigt die Temperatur zwar erst mal an, fällt dann aber bis unter die Ausgangstemperatur, wodurch feuchte Luft Nebel bilden kann, der sich dann kurze Zeit später wieder auflöst. Was viele nicht wissen: Durch den gleichen Effekt (und nicht etwa durch radioaktive Strahlung) entsteht auch der "Nebeldom-Effekt" bei Atombombenexplosionen, etwa hier -- und nicht nur dort, sondern auch bei konventionellen Explosionen. Da fällt es wegen der kurzen Dauer aber kaum auf. Auf historischen Aufnahmen von der Sprengung Helgolands 1947 war dieser Nebeleffekt aber deutlich zu sehen.

Ach ja, aus diesem Grund ist "beim Eintritt in die Überschallgeschwindigkeit" falsch, es muss heißen "bei Überschallgeschwindigkeit". Bei Mach 2 tritt der Effekt genauso auf, allerdings fliegen Überschalljets solche Geschwindigkeiten meist nur in sehr großen Höhen, während feuchte Luft eher in niedrigen Höhen, besonders über dem Meer auftritt.--SiriusB 12:10, 19. Feb 2005 (CET)

--Liberatus 01:46, 20. Nov 2004 (CET)

Spaceshipone

Gehört da nicht auch das Spaceshipone dazu? --fubar 21:05, 21. Dez 2004 (CET)

Geschwindigkeit der Luftteilchen

"In größeren Höhen nimmt sie daher ab. Erreicht das Flugzeug die Schallgeschwindigkeit (Mach 1), kommt es durch die Kompressibilität der Luft zu einer Stoßwelle an verschiedenen Teilen des Flugzeugs"

Die Luft wird doch auch bei niedrigen Geschwindigkeiten komprimiert. Da muss 'was fehlen.
Ich habe gehört, diese Stosswelle entstehe deshalb, weil die Geschwindigkeit des Flugzeugs der der Luftteilchen so angenähert werde, dass diese nicht mehr so leicht beiseite geschoben werden können. Was zu einem "Teilchenstau" vor dem Flugzeug führe. Die Luft also deshalb zunächst derart komprimiert werde.

als Ergänzung...

temperatur und überschall

Ich habe mal ein Photo gesehen, auf dem ein Edelstahlmodell eines Space Shuttle in einem Überschallwindkanal allmählich verglühte und das bereits bei geringen (Mach 1,5) Geschwindigkeiten. Leider weiss ich die Quelle nicht mehr , müsste aber Geo oder Geowissen gewesen sein... wie hoch ist die Temperatur an einer runden Flügelkante bei mach 1,5? und wie überlebt(meistens)ein Space Shuttle den Überschallflug?

Seebass-George-Formel

In der englischen Wikipedia wird eine Formel angegeben, mit der die Lärmbelästigung durch den Überschallknall abgeschätzt werden soll. Laut dem Artikel ist der "Figure of Merit"-Wert, FM, gegeben durch

$FM={\frac {W}{L^{3/2}}}$,

wobei W das Gewicht und L die Rumpflänge des Flugzeugs ist. Für die Concorde (ca. 130 t, 62 m) ergebe sich ein Wert von 1,41. Dies kann jedoch nicht stimmen, weder mit metrischen, noch mit amerikanischen Maßen. Leider sind auch keine weiteren Informationen dort angegeben. Die Formel ist offenbar von der Seite [2] übernommen worden, und soll 1961 von Richard Seebass und Albert George entwickelt worden sein. Auch eine längere Google-Suche ergab keine weiteren hierzu verwertbaren Infos.

Meine Vermutung: Kann die Formel evtl. falsch zitiert worden sein? Wenn man sie umändert in

$FM={\frac {W}{{\frac {3}{2}}\cdot L}}={\frac {2}{3}}{\frac {W}{L}}$,

und metrische Einheiten nimmt, dann stimmt es plötzlich: 2/3 * 130t/62m =1,3978.... Mit 131 Tonnen kommt es sogar ganz hin. Leider fehlen mir genauere Daten zu anderen Flugzeugen, um die Formel zu überprüfen. Bevor wir den FM-Wert hier auch einbauen, sollten diese Fragen geklärt sein. Sonst verstärkt das nur den Eindruck vieler, Wikipedia verbreite ungeprüft Halbwissen und Fehler.--SiriusB 12:50, 26. Mai 2005 (CEST)

Autos und anderes (Verschiebung)

Da nicht nur Flugzeuge Überschallgeschwindigkeit erreichen, wäre es sinnvoll den Artikel nach Überschallgeschwindigkeit zu verschieben, und zu vereinen. Dies auch, da z.B. Schallmauer ein Redirect auf diese Seite ist. Einwände ? Gruß! --Sputnik ^antrieb < 05:45, 18. Sep 2005 (CEST)

Keine Einwände von mir. --Thuringius 02:37, 31. Okt 2005 (CET)

Formel- & Datensammlung

Ich hab mich mal in Formelbüchern und auch in der Wiki umgesehen und ein paar Fakten und Daten gesammelt, die mit dem Thema zu tun haben und die man (oder die ich) in den Artikel einarbeiten könnte. Meine Nachschlagewerke sind nicht ganz frisch, manche Formeln sehen anders aus und manche Konstanten heißen anders, aber es funktioniert alles im Prinzip gleich.

Die Schallgeschwindigkeit in Gasen kann man mit dieser Formel berechnen:

$c={\sqrt {\frac {p\cdot \kappa }{\rho }}}$

• c ist die Schallgeschindigkeit
• p ist der Druck
• klein Kappa κ ist das Verhältnis der spezifischen Wärmekapazitäten, was man heutzutage laut Schallgeschwindigkeit Adiabatenexponent nennt (für Luft 1,402).
• klein Rho ρ ist die Luftdichte

Diese Formel erweckt den Eindruck, als würde eine Druckänderung allein schon eine Änderung der Schallgeschwindigkeit bewirken. Rein rechnerisch geht das, aber es widerspricht einem Naturgesetz, das mit der Allgemeinen Zustandsgleichung idealer Gase beschrieben wird:

${\frac {p_{1}\cdot V_{1}}{T_{1}}}={\frac {p_{2}\cdot V_{2}}{T_{2}}}$

T ist die Thermodynamische Temperatur (in Kelvin)

Dieses Gesetz besagt, daß eine Druckänderung eine Volumenänderung (und damit eine Dichteänderung) nach sich zieht. Ein Abnahme des Druckes bewirkt also immer eine Abnahme der Dichte, und dadurch wird die theoretische Verringerung der Schallgeschwindigkeit durch die Druckabnahme durch eine unvermeidliche Verringerung der Dichte genau kompensiert. Die einzige Möglichkeit, die Schallgeschwindigkeit zu beeinflussen, ist eine Dichteänderung ohne gleichzeitige Druckänderung. Das ist nur durch eine Temperaturänderung möglich, deswegen hat nur die Temperatur Einfluß auf die Schallgeschwindigkeit, aber nicht der Druck.

Wenn man nach V umstellt, kann man die Volumenänderung des Gases abhängig von Druck und Temperatur errechnen:

$V={\frac {p_{0}\cdot T}{p\cdot T_{0}}}$

Aus einer bekannten Dichte bei einer bekannten Temperatur ($p_{0}undT_{0}$) läßt sich damit die Dichte für einen bestimmten Druck- und Temperaturwert errechnen. Für Luft gilt 1,2928 kg/m³ bei 0°C und 101325 Pa.

Schlaue Leute haben Gleichungen ausgeknobelt, mit denen man (sehr sehr theoretisch) aus der Temperatur am Boden ($T_{0}$) und in Höhe h ($T_{h}$) den Luftdruck und die Luftdichte für bestimmte Höhen überschlagen kann. Als Temperaturverlauf nimmt man eine Abnahme von 6,5 Grad pro Kilometer Höhe an (gültig bis 11km):

Luftdichte für die Höhe h: $\rho _{h}=\rho _{0}\cdot \left({\frac {T_{h}}{T_{0}}}\right)^{4{,}255}$

Luftdruck für die Höhe h: $p_{h}=p_{0}\cdot \left({\frac {T_{h}}{T_{0}}}\right)^{5{,}255}$

Ausgehend von 15°C in Null Meter Höhe habe ich mal eine Tabelle zusammengestellt:

Höhe m	Temperatur °C	Druck Pa	Dichte kg/m³	c m/s
0	15	101325	1,2255	340,5
1000	8,5	89871	1,1121	336,6
2000	2	79488	1,0068	332,7
3000	-4,5	70099	0,9094	328,7
4000	-11	61629	0,8194	324,7
5000	-17,5	54007	0,7363	320,7
6000	-24	47167	0,6598	316,6
7000	-30,5	41046	0,5896	312,4
8000	-37	35585	0,5252	308,2
9000	-43,5	30727	0,4664	303,9
10000	-50	26421	0,4127	299,6
11000	-56,5	22617	0,3634	295,2

--Thuringius 02:37, 31. Okt 2005 (CET)

Kommentar von Benutzer:87.123.106.224

aus dem Artikel auf die Disku verschoben:

Achtung, die F-18(Bild oben) ist nicht im Überschall. Es treten nur Kondensationseffekte auf, durch die die Strömung visualisiert wird. -> bitte ändern (nicht signierter Beitrag von 87.123.106.224 (Diskussion) Hedwig in Washington)

Daß sich bei Unterschall in einem so großen Volumen um das Flugzeug ein Unterdruck einstellen soll, der Wasserdampf auskondensiert, glaube ich denn doch nicht.--Thuringius 10:36, 18. Dez. 2006 (CET)

Ich auch nicht. Aber den Kommentar muss ich ja hierher kopieren. Denke, das war wohl Dr. Schlau. Abhaken, EOD. LG --Hedwig in Washington ^(Post) 02:42, 24. Dez. 2006 (CET)

Aus der WP:Auskunft Überschall-Knall

• Was hört der Pilot wenn er schneller als der Schall ist? Dann müsste es doch ziemlich leise werden, der Schall seiner Triebwerke kann ihn doch eigentlich nur noch durch das Beben des Jets erreichen, aber nicht mehr durch die Luft, oder? Ich habn meine Fragen oben etwas angepasst... Zur Präsizierung: Du schreibst "und hört dann nur noch sein Triebwerk", aber das hört er doch auch vor und wärend des Durchbrechens, was hört er dann weniger? Ich würde davon ausgehen, das er eben nicht mehr sein Triebwerk (durch die Luft) hört, sondern nur noch über das Material. Zusatz: Wenn nun ein anderer Jet genau so schnell nebenher fliegt, wäre es für diesen nicht unangenehm oder sogar gefährlich genau in den Kegel der Druckwelle zu geraten/ in diesem zu "stehen" (wenn er etwas versetzt nach hinten mitfliegt)? Würde dieser Pilot dann die ganze Zeit einen "Knall" hören? Wäre diese Druckwelle wegen Turbulenzen gefährlich? --84.166.109.90 17:55, 2. Mär. 2007 (CET)

• • Meine Ausbildung bei US Air Force liegt schon etwas zurück ;-) Ich könnte mir vorstellen, dass das Triebwerksgeräusch für den Piloten tatsächlich relativ leiser wird, wie du vermutest. Da will ich mich aber nicht festlegen. In der Stoßwelle eines überschallschnellen Flugzeugs zu fliegen, dürfte tatsächlich nicht empfehlenswert sein. Aber in die Turbulenzen bei Unterschall zu geraten, ist auch schon schlimm genug. Also lass dich nicht abhängen. Rainer Z ... 18:53, 2. Mär. 2007 (CET)

• • • Er hört die Triebwerke durchaus auch durch die Luft, und zwar durch die im Flugzeug. -- Martin Vogel 20:35, 2. Mär. 2007 (CET)
      • Ich finde eine solche Information fehlt im Artikel (nicht der letzte Beitrag) --84.166.110.227 09:43, 13. Mär. 2007 (CET)

Servus,

da ich nicht vorschnell Bilder oder Artikel verändern möchte, stelle ich meine Überlegung hier zur Diskussion: Die gezeigten Bilder tragen als Unterschrift 'Flugzeug im Überschall'. Der Kondesationseffekt, der über der Kanzel und dem Flügel zu sehen ist, deutet auf ein lokales Machzahlgebiet hin, da an diesen konvexen Formen die Strömung beschleunigt und der Druck fällt. Das Flugzeug kann sich dabei aber immer noch im Unterschall befinden, z.B. M=0.8. Nur ein sichtbarer gerader/schräger Verdichtungsstoß vor dem Flugzeug würde sicher auf einen Überschallflug hindeuten. Insofern finde ich die Bilder unglücklich gewählt, wenn nicht sogar falsch!

vielen Dank (nicht signierter Beitrag von 87.123.108.118 (Diskussion) --Thuringius 16:29, 4. Mai 2007 (CEST))

Sehe ich anders. Sicher beginnt der Verdichtungsstoß an der Flugzeugspitze, und die Zone erhöhten Druckes verläuft gerade vor dem Flugzeug oder kegelförmig schräg nach hinten, aber die Kondensation tritt nicht im Verdichtungsstoß auf, sondern auf seiner Rückseite, im Bereich verminderten Druckes. Insofern halte ich die Bilder für absolut plausibel.--Thuringius 16:29, 4. Mai 2007 (CEST)

Gut, also wird es doch zur Ansichtssache. Den Satz '...auf seiner Rückseite, im Bereich verminderten Drucks...' kann ich nicht ganz nachvollziehen. Nach einem Stoß ist der Druck wesentlich höher als vorher, es sei denn es kommt zur nachexpansion aus geometrie oder druckgründen!?

danke(nicht signierter Beitrag von 87.123.108.118 (Diskussion) --Thuringius 19:50, 4. Mai 2007 (CEST))

Jede Schallwelle besteht aus einem Druckanstieg über den Durchschnittsdruck und einem folgenden Druckabfall unter den Durchschnittsdruck. Das gleiche tritt bei einer Überschallstoßwelle auf, allerdings nicht ganz so gleichmäßig. Der Kompression der Luft am Flugzeugvorderteil folgt im hinteren Teil eine Expansion mit Druckabfall unter den Druck der ungestören Luft. Hauptursache dürfte die Masseträgheit der expandierenden Luftmasse sein. In dieser Zone geringen Druckes kommt es zur Kondensation.--Thuringius 19:50, 4. Mai 2007 (CEST)

Fehler oder kein Fehler???

Tach Leute!!!

Ich glaube ihr habt da nen Rechtschreibfehler gemcht: Das heißt doch Eine F-18 Hornet und nicht Ein F-18 Hornet oder??? MfG.Dennis 100 --Dennis 100 19:46, 28. Mai 2007 (CEST)

Ich nehme "kein Fehler". Es ist natürlich "die F-18", aber es ist auch "der F-18 Jagdbomber" (wie in den Bildunterschriften).--Thuringius 20:32, 28. Mai 2007 (CEST)

Alles klar. Mit vielen Grüßen, Dennis 100 --Dennis 100 22:50, 28. Mai 2007 (CEST)

Einheit Mach?

Die Aussage Sie wird in Vielfachen der Schallgeschwindigkeit gemessen und hat die Einheit Mach, benannt nach dem Physiker Ernst Mach. kann so nicht ganz stimmen: eine Einheit beschreibt einen konstanten Wert. Die Schallgeschwindigkeit wird mit der sogenannten Mach-Zahl verglichen. Diese hängt bei einem Gas vom Druck und von der Temperatur ab und ist somit alles andere als konstant. Folglich darf man bei der Mach-Zahl nicht von einer Einheit sprechen.

Abhängigkeit des Luftwiderstandes von der Beschleunigung

Ich bin mir ziemlich sicher, dass der Luftwiderstand beim durchbrechen der Schallmauer von der Beschleunigung abhängt und zwar so, dass eine langsamere Beschleunigung zu einem höheren Widerstand führt. Das ist auchd er Grund warum zum durchbrechen der Schallmauer immer die Nachbrenner eingeschaltet werden, falls welche vorhanden sind, weil man dabei mehr Treibstoff spart durch den geringen Widerstand als der zusätzliche Verbrauch ausmacht. Siehe dazu en:Supercruise#History. --MrBurns 09:33, 16. Nov. 2007 (CET)

Ich würde es so deuten, dass die Beschleunigung nur insofern eine Rolle spielt, dass sie die Zeit in der ungünstigen Übergangsphase verringert. Es ist m.E. also nur ein indirekter Zusammenhang, der Hauptparameter für den Widerstand bleibt natürlich die Geschwindigkeit. Wenn man von Mach 0,8 auf Mach 2 beschleunigen möchte, wird man natürlich meistens ordentlich drauftreten und nicht ewig auf kleiner Flamme brutzeln lassen. Wenn jemand bei einer ungünstigen Geschwindigkeit fliegen möchte, dann würde er das aber sicher hinbekommen, wenn ihm der sinnlos verfeuerte Sprit nicht leid tut.--Thuringius 22:51, 16. Nov. 2007 (CET)

Ich glaube, dass der Widerstand sehr wohl auch von der Beschleunigung abhängt, da bei langsamerere Beschleunigung die Schallwellen mehr Zeit haben sich zu konzentrieren. z.B. wäre nach dem Dopplereffekt die Frequenz bei Schaqllgeschwindigkeit überhaupt unendlich, was bewirkt, dass auch der Widerstand theoretisch unendlich ist, was jedoch nur gilt, wenn man schon seit unendlich langer Zeit genau mit Schallgeschwindigkeit fliegt. Das gilt übrigens nicht nur für Mach 1, sondern auch Mach 2, Mach 3,... wie sich ja jeder leicht überlegen kann. --MrBurns 14:38, 18. Nov. 2007 (CET)

Der Dopplereffekt ist m.E. nicht mehr auf solche 'Nichtlinearitäten' anwendbar. Der emittierte Schall ist auch weniger Ursache für den Widerstand, sondern eher der Stau an der Vorderseite des Objekts, der dadurch entsteht, daß das Objekt schneller ist als die Geschwindigkeit, mit der die 'Verdrängungsinformation' seiner Vorderseite durch das Medium laufen kann.--Thuringius 22:43, 18. Nov. 2007 (CET)

Den Zeiteffekt kann man vernachlässigen, da die Beschleunigung des Flugzeugs immer klein ist gegenüber der Beschleunigung der Luftmoleküle. Sprich: die Strömung um das Flugzeug stabilisiert sich in Millisekunden, da ist es egal, ob das Flugzeug einige Sekunden mehr oder weniger zum Beschleunigen braucht (quasistationärer Zustand). zandreas 11:02, 13. Dez. 2007 (CET)

Vielleicht kann man den zeiteffekt bei vielen Phänomenen, die beim Überschallflug auftreten vernachlässigen, aber sicher nicht beim Dopplereffekt, weil wenn man beim Dopplereffekt von eienem stationären Zustand ausgeht, dann wäre der Widerstand unendlich groß. Ich denke, dass dieser Fehler auch der Grund ist, warum im 19. Jahrhundert viele leute geglaubt haben, es wäre nicht möglich, die Schallmauer zu durchbrechen. --MrBurns 16:38, 13. Dez. 2007 (CET)

Zwischen Dopplereffekt und Luftwiderstand sehe ich keinen Zusammenhang.--Thuringius 16:55, 13. Dez. 2007 (CET)

In Schallwellen ist Energie gespeichert (genaus wie in jeder anderen Welle). Wenn man eine Schallwelle übrhlt, muß man also eine Kraft aufwenden, da man eine Energiebarriere überwinden muß. Wenn man von der statiuonären Situation auisgeht, dannbedeutet das, dass das Flugzeig schon unendlich lange mit der gleichen Geschwindigkeit fliegt. Wenn diese Geschwindigkeit genau der Schallgeschwindigkeit entspricht, haben sie also schon unendlich viele 'Schallwellen am Buig des Flugzeugs angesammelt. Diese zu überhpolen ist also unmöglich. Gut erklären kann man es auch mit dem Teilchenmodell: in eine rchallwelle schwingen alle Teilchen synchron. Also hat man keine homogene Dichteverteilung mehr, sondern die Dichte ist dort höher, wo sich die schwingenden Teilchen gerade befinden. Im Prinzip sind Schallwellen ind er Strömung durchaus mit Verdichtungsstössen zu vergleichen, nur dass einzelne Schallwellen normalerweise viel schwächer sind. Wenn sich unendlich viele Schallwellen aus der selben Quelle überlagern, dann sind die alle in der gleichen Phase, d.h. es gibt einen Bereich in der Luft, der eine unendliche Dicht besitzt. Dass man durch sowas nicht durchfliegen kann ist klar. Allerdings wird bei dieser Berechnung die Luft als ideales Gas betrachtet, also es wird vernachlässigt, dass die Luftmoleküle keine Punktteilchen sind, sondern eine endliche Ausdehnung haben. Das bewirkt aber im Prinzip, dass die Leistung, die man braucht um die Schallgeschwindigkeit zu halten wenn man lange genug genau mit Schallgeschwindigkeit fliegt auch immer größer wird. Mal abgesehen davon, dass in dem Modell die Gravitation durch die vielen Teilchen vernachlässigt wird. --MrBurns 17:15, 13. Dez. 2007 (CET)

Das klingt unheimlich kompliziert. Der gemittelte Druck einer "normalen" Schallwelle ist aber Null (positiver und negativer Ausschlag haben die gleiche Fläche). Entsprechend dürften sich die Auswirkungen in Grenzen halten.--Thuringius 17:25, 13. Dez. 2007 (CET)

Der gemittelte Druck vielleicht, aber das ändert nichts daran, dass der Druck lokal sehr hoch werden kann. Siehe Schalldruck. Selbst wenn der Druck konstant bleibt, so ist eine Schallwelle mit hoher Intensität eine Druckwelle. Folglich hat jede Schallwelle auch einen Impuls und eine Energie(vergleiche mit anderen Wellen wie z.B. Wasserwellen oder Photonen). Allerdings fällt mir gerade auf, dass der Dopplereffekt bei sehr hohen Schalldrücken ohnehin nicht mehr gültig sein dürfte, weil der Luftdruck die maximale Grenze des Überdrucks durch den Schall darstellt, oberhalb kommte es zu Verzerrungen (siehe en:Sound_pressure#Examples_of_sound_pressure_and_sound_pressure_levels). Was mit den Schallwellen passiert, wenn diese Grenze überschritten wird lässt sich wahrscheinlich nurmehr mit komplizierten Computersimulationen berechnen, falls dafür überhaupt die Rechenleistung von heutigen Supercomputern ausreicht. --MrBurns 17:42, 13. Dez. 2007 (CET)

Und noch etwas: aus jedem kleinen Effekt lässt sich ein großer produzieren, wenn man den Effekt oft genug aufaddiert. Unendlich*10^(-10) ergibt genauso Unendlich wie Unendlich*10^10. Wie relevant der Effekt in der Praxis ist ist natürlich eine andere Frage, weil in der Regel wird man es vielleich nicht schaffen, ein Flugzeug ausreichend lang auf der entsprechenden Geschwindigkeit zu halten, weil der Sprit vorher ausgeht oder aandere, stärkere Effekte das Flugzeug vorher einbremsen, was aber nichts daran ändert, dass fliegen mit Schallgeschwindigkeit nach dem stationären Modell des Dopplereffekts wegen dem Luftwiderstand nicht möglich wäre. --MrBurns 17:47, 13. Dez. 2007 (CET)

-rutsch- In der Tat ist der Dopplereffekt im Bereich der nichtlinearen Akustik kein verlässlicher Partner mehr, es wird recht kompliziert. Auch produziert z.B. die "stumme" Spitze eines Überschallgeschosses einen ganz normalen Überschallknall. Die Schallwellen dürften bei einem realen Überschallflugzeug nichts weiter bewirken, als die Grenzschicht an der Spitze etwas durchzuschütteln. Dabei kommt es sicher zu einer kleinen zusätzlichen Erwärmung, die aber im Vergleich zur Erwärmung durch Kompression und Reibung gering ausfallen dürfte.--Thuringius 18:02, 13. Dez. 2007 (CET)

Das mit dem unendlichen Druck bei Schallgeschwindigkeit stimmt schon - für die Flugzeugnase als unendlich große ebene Platte. Warum haben alle Überschallflieger eine spitze Nase? Damit der "unendliche" Aufstau klein bleiben kann und der sich aufbauende Druck einfach seitlich abfließen kann. Es gibt statt einem geraden Verdichtungsstoß einen schrägen, kegelförmigen. Und schon ist der unendliche Druck auf ein verträgliches Maß reduziert. zandreas 20:24, 18. Dez. 2007 (CET)