Verrückte Idee soll Überschallknall bei Flugzeugen verhindern
Verrückte Idee soll Überschallknall bei Flugzeugen verhindern
Das Reisen mit Überschallgeschwindigkeit gehört seit dem Ende der Concorde im Jahr 2003 der Vergangenheit an. Dennoch arbeiten einige Unternehmen daran, die Überschallluftfahrt zurückzubringen. Eines der zentralen Probleme dabei: Der Überschallknall.
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Im Jahr 1973 hat etwa die US-Regierung kommerzielle Überschallflüge über Land etwa verboten - um die Auswirkungen des Überschallknalls von bewohnten Gebieten fernzuhalten. Überschallpassagierflugzeuge wie die Concorde konnten ihre volle Geschwindigkeit daher nur über den Ozeanen ausnutzen.
Waghalsige Idee
Um neue Überschallflieger gewinnbringend zu betreiben, wird dies als eines der Hindernisse angesehen. Nun kommt ein chinesisches Forschungsteam mit einer waghalsigen Idee daher, mit der man einen solchen Überschallknall minimieren, beziehungsweise unterbinden können soll.
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Wie ein Überschallknall entsteht
Ein Überschallknall entsteht, weil die Luft vor einem Flugzeug mit zunehmender Geschwindigkeit immer weiter komprimiert wird. Diese lokale Druckwelle versucht sich jedoch auszugleichen und bewegt sich mit der Schallgeschwindigkeit (343 Meter/Sekunde) fort.
Wird diese Geschwindigkeit vom Flugzeug überschritten, kann sich die Welle nicht mehr schnell genug ausgleichen. Plötzlich steigt die Dichte der Luft um das Objekt herum an. Diese Verdichtung (Schallmauer) ist als lauter Knall zu hören.
Löcher in den Tragflächen
Das Forschungsteam um Gao Chao an der Northwestern Polytechnical University in Xian hat einfach Löcher in die Tragflächen gebohrt. Durch diese Löcher sei es möglich, dass die komprimierte Luft nach oben hin entweicht, wodurch die Entstehung des Knalls verhindert wird.
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Das haben Tests in einem Windkanal sowie Computermodellierungen ergeben. Einen Praxiseinsatz mit Schallgeschwindigkeit haben die löchrigen Tragflächen noch nicht hinter sich gebracht.
Fliegt das Flugzeug langsamer als der Schall, sollen die Löcher geschlossen sein. Erst, wenn der Speed in Richtung Schallgeschwindigkeit steigt, sollen sich die Löcher öffnen und die komprimierte Luft entweichen lassen. Eine in den Löchern montierte Pumpe kontrolliert, wie viel Luft durch den Flügel passieren kann, wodurch das Fortschreiten von Turbulenzen zur Vorderseite des Flügels gestoppt wird.
© Northwestern Polytechnical University
Durch die geöffneten Löcher würde sich zwar der Auftrieb leicht reduzieren, der Luftwiderstand aber ebenso. Das Verhältnis zwischen Auftrieb und Widerstand soll durch die löchrigen Tragflächen jedenfalls effizienter werden, heißt es in einem Artikel der South China Morning Post.
Das experimentelle Flugzeug der NASA
Neben dem chinesischen Forschungsteam arbeitet auch die NASA an einem experimentellen Flugzeug, das dem Überschallknall den Kampf ansagt. Der Jet mit der Bezeichnung X-59 Quiet SuperSonic Technology (QueSST) ist extra dafür konzipiert worden.
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X-59
© Lockheed Martin Corporation
Erstflug des X-59 noch in diesem Jahr
Die lange Nase des Flugzeugs ist darauf ausgerichtet, die Druckwellen von der Nase von jenen von den Flügeln zu teilen. Durch die lange Nase sind Frontfenster im Cockpit nicht möglich. Stattdessen müssen sich Piloten in der X-59 auf Kameras an der Nasenspitze verlassen. Die Triebwerke befinden sich oberhalb des Rumpfes - so breitet sich der Schall nicht nach unten, sondern nach oben aus.
Der Erstflug des X-59 wurde immer weiter nach hinten verschoben. Zuletzt hieß es, das experimentelle Flugzeug soll noch in diesem Jahr zum ersten Mal abheben. Dann wird sich zeigen, wie effizient das Design gegen den Überschallknall funktioniert.
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