Wat gebeurt er als je tweemaal zo snel als het geluid vliegt?

Luc, 45 jaar
28 augustus 2008

Indien een straaljager 2 maal sneller vliegt dan het geluid, hoor je dan opnieuw een knal? Voelt de piloot deze schokgolf? Wat gebeurt er wanneer het toestel opnieuw trager dan de geluidssnelheid gaat vliegen (opnieuw een knal, of ... )?

Antwoord

Wanneer een vliegtuig Mach 1 nadert zal er reeds lokaal rond het vliegtuig een zone zijn waar Mach 1 bereikt wordt. Het (vlieg)-Machgetal waarbij dit optreedt noemt men het kritisch Machgetal, bv. Mach 0.65. Dit kritisch Machgetal is afhankelijk van de vorm van het vliegtuig. Wanneer het vliegtuig dus sneller vliegt dan dit kritisch Machgetal ontstaan er lokale schokgolven waar de stroming die lokaal supersoon is, terug overgaat naar subsone snelheden. Dit kan je zien in de figuur linksboven (getoond voor een vleugelprofiel). Naarmate het vlieg-Machgetal toeneemt wordt die supersone zone groter en verplaatsen de schokken zich. Deze schokken bevinden zich ter hoogte van het vliegtuig en bewegen dus mee met het vliegtuig. Wanneer Mach 1 overschreden wordt begint er ook een boeggolf te groeien (zoals bij een boot die sneller vaart dan de golfsnelheid op het wateroppervlak). Bij Mach 1 is de sterkte van die schokgolf minimaal (infinitesimaal) en wanneer het Machgetal toeneemt wordt die schoksterkte groter. Dit wil zeggen dat de druksprong over de schok toeneemt. Verder van het vliegtuig zwakt de sterkte van de schok al snel af, bv. van grootteorde enkele bar naar grootteorde Pa (Pascal). Echter een druksprong van 1 Pa komt nog steeds overeen met 100 dB.

Wanneer een knal gehoord wordt, dan gebeurt dit wanneer zo'n uitloper van een schokgolf (die meebeweegt met het vliegtuig) de persoon passeert die zich bv. op de grond bevindt. Een persoon die zich wat verder bevindt zal de knal dus wat later horen. Als het vliegtuig sneller vliegt zal de schoksterkte groter zijn en de knal die men hoort dus luider. Als het vliegtuig lager vliegt zal de knal ook luider zijn want de schokgolf is minder afgezwakt dan. Bij het doorboren van de geluidsmuur, wat een plastische uitdrukking is, wordt eigenlijk niets doorboord. Wat wel gebeurt in het transone gebied (rond Mach 1) is dat de schokken zich nogal verplaatsen en daarmee verandert ook de drukverdeling op het vliegtuig wat aanleiding kan geven tot trillingen en onstabiliteiten waarmee men moet rekening houden bij het ontwerp.

De knal die men hoort is dus de afgezwakte schokgolf (eigenlijk zijn er twee zoals je op de figuur kan zien) die voorbijtrekt wanneer een vliegtuig supersoon overvliegt.  De knal hoort men altijd wanneer een vliegtuig zou overvliegen aan supersone snelheid en heeft niets te maken met de overgang van subsoon naar supersoon vliegen. De piloot die meebeweegt met het vliegtuig hoort de knal niet maar voelt wel de trillingen die optreden omdat de positie van de schokgolven wijzigt in functie van het Machgetal.

Reacties op dit antwoord

Er zijn nog geen reacties op deze vraag.

Enkel de vraagsteller en de wetenschapper kunnen reageren op een antwoord.

Zoek andere vragen

© 2008-2018
Ik heb een vraag wordt gecoördineerd door het
Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen