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Der Artikel Überschallflug gehört zur Kategorie: Aerodynamik, Geräusch

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Fliegen mit Überschall bedeutet eine Fluggeschwindigkeit, die jene des Schalls in der betreffenden Höhe übertrifft. Sie wird in Vielfachen der Schallgeschwindigkeit gemessen und hat die Einheit Mach, benannt nach dem Physiker Ernst Mach.

Schallmauer

In Bodennähe liegt die Schallgeschwindigkeit bei 320–340 m/s. Sie ist abhängig von der Temperatur, aber praktisch unabhängig vom Luftdruck. In größeren Höhen ist die Schallgeschwindigkeit, wegen der niedrigeren Temperaturen, geringer als am Boden. Nähert sich das Flugzeug der Schallgeschwindigkeit (Mach 1), kommt es durch die Kompressibilität der Luft zu Stoßwellen an verschiedenen Teilen des Flugzeugs (siehe auch Verdichtungsstoß). 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). Flugzeuge benötigen daher ausreichend Schub, zum Beispiel einen Nachbrenner, oder müssen sich in einen Sturzflug begeben, um die Schallmauer durchbrechen zu können. (Die Geschwindigkeit, bei der im Luftstrom um das Flugzeug die ersten Stoßwellen auftreten, kann - abhängig von der Konstruktion des Flugzeugtyps - deutlich unterhalb der Schallgeschwindigkeit liegen.)

Ist die Schallgeschwindigkeit überschritten (Mach größer 1), breitet sich von der Flugzeugnase und den Tragflächen ausgehend kegelförmig nach hinten der so genannte Machsche Kegel aus. Bei ausreichender Luftfeuchtigkeit kommt es dabei zum Wolkenscheibeneffekt.

Überschallknall

Im Allgemeinen wird der Begriff dazu verwendet, die Schockwelle zu beschreiben, welche in der Umgebung entsteht, wenn militärische oder zivile Flugzeuge (wie die Concorde) sich mit Überschallgeschwindigkeit bewegen. Der Überschallknall ist die hörbare Komponente dieser Schockwelle.

Diese Schockwelle hat die Form zweier langer 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 Schockwellen klar zu unterscheiden und verursachen einen "Doppelknall" im Abstand weniger Zehntelsekunden. Auch wenn der Knall nur einmalig wahrgenommen wird, so darf man nicht zu dem Trugschluss kommen, es entstehe nur ein einziger Knall, wenn die Schallmauer durchbrochen wird. Die Tangente aller Kreise des Kegels, also sozusagen die "Seite" des Kegels, bestimmt den Zeitpunkt des Knalls. Wenn sie den Empfänger erreicht, ist der Knall zu hören, danach z.B. die Motorengeräusche. Währenddessen bewegt sich die Tangente allerdings fort, weshalb ein weiterer Empfänger in einiger Entfernung ebenfalls von ihr erreicht wird und einen weiteren Knall hört. Der Knall beim Durchbrechen der Schallmauer wird lediglich (verzögert um die Flughöhe, also bei 330 Metern um eine Sekunde) wahrgenommen, sobald das Flugobjekt sich senkrecht über dem Beobachter befindet; der Knall eines sich mit Überschallgeschwindigkeit bewegenden Objekts wird "nachgeschleppt".

Mit zunehmender Geschwindigkeit legen sich die Kegel "enger" um das Flugzeug, und gleichzeitig nimmt, aufgrund der höheren Energie, die pro Wegeinheit an die Luft übergeben wird, ihre Amplitude und damit auch die Lautstärke des Überschallknalls zu. Die Lautstärke des Knalls hängt zudem von der Menge der verdrängten Luft und somit von der Größe des Flugzeugs ab. Die pro Wegstrecke s freigesetzte Energie E ist dabei

[Formel]

wobei [Formel] der Widerstandsbeiwert im Überschallbereich ist und zumeist etwa das Doppelte des Wertes [Formel] im Unterschallbereich beträgt. Ferner ist A die Stirnfläche des Flugzeugs, ρ die Luftdichte und v die Fluggeschwindigkeit relativ zur umgebenden Luft. Entsprechend ist die an die Luft abgegebene Leistung bei konstanter Fluggeschwindigkeit

[Formel]

Die Energie pro Streckeneinheit ist maßgebend für die Amplitude und damit für die Lautstärke des Knalls, während die Leistung direkten Einfluss auf den Treibstoffverbrauch hat.

Bei sehr großen Flughöhen berühren die Kegel nicht mehr den Boden, sondern wandeln sich in sehr niederfrequente Schallwellen um, und der Knall wird dort nicht mehr wahrgenommen. (siehe auch: Infraschall). Bei extrem hohen Überschallgeschwindigkeiten kann die Druckwelle dennoch stark und zeitlich konzentriert genug sein, dass hörbare Schallwellen oder gar Schockwellen den Boden erreichen. Das ist z.B. beim Wiedereintritt von Raumfähren oder beim Eintritt von größeren Meteoriten der Fall.

Die Concorde hat aus diesen Lärmgründen die Fluggeschwindigkeit im Normalfall nur über unbewohntem Gebiet (in der Regel über dem offenem Meer) auf Überschall erhöht. Eine Besonderheit stellt deswegen auch der Flug einer Concorde 1986 von Paris nach Leipzig dar. Vom VOR Funkfeuer Trend auf Rügen bis zum VOR Fürstenwalde ist die Maschine mit Überschall über das Gebiet der DDR geflogen. Die DDR hat Lärmmessungen durchgeführt und die Ergebnisse an die französische Seite übermittelt.

Geschichte

Das erste von Menschenhand geschaffene Objekt, das die Schallgeschwindigkeit überschritt, war die Peitsche. Die theoretische Beschreibung des Peitschenknalles gelang dem Physiker István Szabó.

Am 14. Oktober 1947 durchbrach der amerikanische Testpilot Chuck Yeager in einer Bell X-1 in etwa 15.000 m Höhe als erster Mensch die Schallmauer. Er hatte bei den Flugversuchen mit den Schockwellen und einer daraus resultierenden Umkehrwirkung des Höhenruders zu kämpfen. Erst die Idee, die gesamte Höhenflosse für die Höhensteuerung zu verwenden, ermöglichte diese Pioniertat.
Der Rumpf des Raketenflugzeugs X-1 hatte noch die Form eines maßstäblich vergrößerten Gewehrgeschosses. Der reguläre Überschallflug von düsengetriebenen Flugzeugen wurde erst durch nach der Flächenregel konstruierte Flugzeuge möglich.
Das erste strahlgetriebene Serienflugzeug, das im leichten Bahnneigungsflug Überschallgeschwindigkeit erreichte, war ein Prototyp der North American F-86 Sabre (XP-86 Sabre, 26. April 1948). Mit der Französin Jacqueline Auriol flog im Sommer 1953 die erste Frau mit einer Dassault-Breguet Mystère Überschall. Den ersten offiziellen FAI- Geschwindigkeitsrekord mit Überschallgeschwindigkeit erreichte eine North American F-100 am 20. August 1955.

Der deutsche Jagdflieger Hans Guido Mutke behauptete, bereits am 9. April 1945 die Schallmauer durchbrochen zu haben, allerdings fehlt für diese Behauptung jeder Beweis. Piloten der ersten Düsenflugzeuge stellten fest, dass mit der damaligen Technologie ein Durchbrechen der Schallmauer wenig wahrscheinlich war, da bei Geschwindigkeiten über Mach 0,95 schwere mechanische Belastungen und ein Verlust der Steuerungswirkung auftraten, welche in einzelnen Fällen zum Absturz oder Auseinanderbrechen der Maschinen führten.

Militärflugzeuge, die mit Überschallgeschwindigkeit fliegen können, gibt es seit den späten 1950ern. Kampfflugzeuge erreichen etwa Mach 2, die MiG-25 und das Aufklärungsflugzeug SR-71 fliegen Mach 3. Raketenflugzeuge wie die X-15 kamen auf die 7-fache Schallgeschwindigkeit, Scramjets wie der Testflugkörper X-43A erreichen knapp Mach 10. Militärische Flugzeuge oder wissenschaftliche Testflugkörper mit Überschallgeschwindigkeit sind bis heute im Einsatz.

Die Raumfähre (Space Shuttle) fliegt bei der Rückkehr zur Erde antriebslos im Überschallbereich.

Ziviler Überschallflug

Das erste zivile Überschallflugzeug war die sowjetische TU-144. Sie erreichte als erstes Verkehrflugzeug am 26. Mai 1970 doppelte Schallgeschwindigkeit (2.150 km/h), war jedoch mehr ein politischer und technischer denn ein wirtschaftlicher Erfolg.
Im Gegensatz zu der fast zur gleichen Zeit mit hohen Kosten entwickelten britisch-französischen Concorde, die bis 2003 erfolgreich ihren Liniendienst mit über Mach 2 versah, wurde die TU-144 wegen der hohen Kosten im Flugbetrieb wieder außer Dienst gestellt. Auch andere Flugzeugproduzenten wie Boeing entwickelten in dieser Zeit Überschallpassagierflugzeuge, aber stellten nach dem Erfolg der Concorde und im Zeichen der späteren Ölkrise ihre Entwicklung ein. Bis heute gab es immer wieder Bestrebungen, einen weiterentwickelten Nachfolger für die Concorde zu bauen. Diese scheiterten aber bis zuletzt an den hohen Entwicklungs- und Betriebskosten. Das erste Passagierflugzug, das Überschallgeschwindigkeit erreichte war eine Douglas DC-8. Dies geschah jedoch im Sinkflug und das Flugzeug war eigentlich nicht dafür ausgelegt. Auch wenn die Entwicklung ziviler Überschallflugzeuge kein echter wirtschaftlicher Erfolg war, so ist der Nutzen für den Flugzeugbau nicht zu unterschätzen. Viele Neuerungen, die heute zu den Selbstverständlichkeiten im Flugzeugbau zählen, wären ohne die "Forschungskostenzuschüsse" bei der Entwicklung der zivilen Überschallflugzeuge bis heute undenkbar.

Im Juli 2000 stürzte eine Concorde in Folge einer durch einen Fremdkörper auf der Startbahn ausgelösten verheerenden Kettenreaktion kurz nach dem Start im Ort Gonesse bei Paris ab. 113 Menschen kamen bei dem Unglück ums Leben. Air France und British Airways stellten daraufhin vorübergehend den Flugbetrieb der Concorde ein und besserten die Kerosintanks in den Flügeln nach. 2001 entschieden Frankreich und England nach einer kurzen Wiederaufnahme der Flüge, die Concorde insgesamt außer Dienst zu stellen. Die wichtigen Flugrouten in die USA hatten wegen dortiger Widerstände seit langem ein Defizit. Am 26. November 2003 fand der letzte Linienflug statt.

Im Juni 2005 unterzeichneten Frankreich und Japan anlässlich der Flugmesse in Le Bourget ein Abkommen, demzufolge beide Staaten künftig jährlich 1,5 Millionen Euro an Forschungsmitteln zur Entwicklung eines gemeinsamen zivilen Überschallflugzeugs bereitstellen werden.

Literatur

• Johannes Burkhardt and Ulrich M. Schoettle (Stuttgart, Univ., Germany), AIAA-1996-3439, Atmospheric Flight Mechanics Conference, Flight performance and control aspects of a semi-ballistic reentry capsule, San Diego, CA, July 29-31, 1996

Siehe auch

• Dopplereffekt

Weblinks

• Neue Raumtransportsysteme
• Rheinzeitung: Stichwort Schallmauer
• Der Knall aus Schall. Wie entsteht die Schallmauer?
• Hintergrundinformationen zum Überschallknall
• Scheibeneffekt beim Überschallknall

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Diskussion der Autoren über den Artikel: Überschallflug

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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 [LINK] - 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)

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)

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

[Formel],

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 [LINK] 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

[Formel],

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 ^Sputnik Sputnik 05:45, 18. Sep 2005 (CEST)

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

Formel- & Datensammlung5

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:

[Formel]

• 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:

[Formel]

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:

[Formel]

Aus einer bekannten Dichte bei einer bekannten Temperatur ([Formel]) 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 ([Formel]) und in Höhe h ([Formel]) 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: [Formel]

Luftdruck für die Höhe h: [Formel]

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
	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)

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