Gibt es derzeit in irgendeinem Staat eine boomlose Schalltechnologie?

Stoßwellen sind ein physikalisches Phänomen und als solche unvermeidbar. Das Beste, was wir tun können, ist, ihre Intensität zu verringern und ihre Auswirkungen auf den Boden zu verringern.

Eine Methode zur (theoretischen) Beseitigung der Stoßwelle wurde von Adolf Busemann vorgeschlagen . Seine Flugzeugzelle, genannt Busemanns Doppeldecker , besteht aus zwei dreieckigen Querschnittsplatten in einem bestimmten Abstand voneinander (damit ein Ersticken verhindert wird), wobei die flachen Seiten parallel zum Flüssigkeitsstrom verlaufen.

Bild vom Supersonic-Doppeldecker – Eine Übersicht von Kazuhiro Kusunose et al.

Die Idee ist, dass die Stoßwellen intern zwischen den beiden (dreieckigen) „Flügeln“ gebildet werden und sich unter den im ersten Fall gezeigten Auslegungsbedingungen gegenseitig aufheben.

Bild vom Supersonic-Doppeldecker – Eine Übersicht von Kazuhiro Kusunose et al.

Bei Off-Design-Bedingungen werden Stoßwellen erzeugt. Allerdings erzeugt dies bei Null-Anstellwinkel keinen Auftrieb, wie man sieht. Wie Forscher erklären ,

... der Konstruktion fehlt es an Auftrieb: Die beiden Flügel schaffen einen sehr schmalen Kanal, durch den nur eine begrenzte Luftmenge strömen kann. Beim Übergang zu Überschallgeschwindigkeiten könnte der Kanal ... im Wesentlichen „ersticken“ und einen unglaublichen Luftwiderstand erzeugen. Während das Design bei Überschallgeschwindigkeit wunderbar funktionieren könnte, kann es den Luftwiderstand nicht überwinden, um diese Geschwindigkeiten zu erreichen.

Derzeit wird geforscht, um dieses Problem zu lösen. Eine vorgeschlagene Methode besteht darin , die Flügelformen zu „verwandeln“, damit sie bei allen Geschwindigkeiten effizient sind. Eine andere Gruppe arbeitet daran, die Form der Tragflächen in Busemanns Doppeldecker so zu optimieren, dass die Stoßwelle in allen Stadien des Überschallflugs reduziert wird. Alle diese Studien befinden sich jedoch im konzeptionellen Stadium und es wurden bisher keine Experimente durchgeführt.

Die NASA führte die Shaped Sonic Boom Demonstration (SSBD) durch, bei der der Rumpf einer Northrop-5E modifiziert wurde (ähnlich wie ein Pelikanschnabel), um das Muster der Stoßwellen zu verändern, die beim Überschallflug entstehen.

„ F-5E Shaped Sonic Boom Demonstration Aircraft “ von NASA/Carla Thomas – http://www.dfrc.nasa.gov/Gallery/Photo/SSBD/HTML/EC03-0210-1.html . Lizenziert unter Public Domain via Commons .

Die NASA berichtete, dass die Modifikationen in der Lage waren, die Intensität der Schockwelle um einen beträchtlichen Betrag zu reduzieren, wie im Bild unten gezeigt (die „flache“ Drucklinie stammt vom SSB-Demonstrator).

Bild von Quieting the Boom- The Shaped Sonic Boom Demonstrator and the Quest for Quiet Supersonic Flight der NASA

Auf diesem Gebiet wird von verschiedenen Organisationen noch aktiv geforscht.

Ja, diese Technologie gibt es bereits. Indem Sie die Tatsache nutzen, dass die Schallgeschwindigkeit proportional zur Quadratwurzel der Lufttemperatur ist, können Sie in der Höhe mit niedriger Überschallgeschwindigkeit fliegen und keine Stoßwelle würde den Boden treffen. Wenn die Machzahl niedrig genug ist, ist Ihre Geschwindigkeit in der Luft bei Bodentemperatur Unterschall, sodass sich die Stoßwellen auf ihrem Weg nach unten auflösen.

Grafische Erklärung der Schwellen-Machzahl ( Bildquelle )

Aber der Geschwindigkeitsgewinn wäre gering und das ganze Unterfangen nicht sehr wirtschaftlich. Sobald die Fluggeschwindigkeit so erhöht wird, dass sie auch bei Bodenbedingungen Überschall ist, werden hörbare Stoßwellen schwer zu vermeiden sein. Sie können gemildert, aber nicht vollständig vermieden werden.

Ich habe kürzlich so etwas in einem Dokument über ein Überschall-Konzeptflugzeug gesehen (von Boeing oder Airbus, ich erinnere mich nicht)

Der Hauptteil hier war, dass es nicht wirklich das Flugzeug ist, das "boomless" ist, sondern dass es in der Lage ist, ein "boomless" (beachten Sie die Anführungszeichen, ich werde darauf zurückkommen) Flugprofil zu fliegen.

Das von ihnen beschriebene "boomlose" Profil beinhaltete den Übergang zum Überschall im nahezu vertikalen Flug (unter der Kraft von Raketen / Ramjets), die Ausbreitung der Schockwelle in der horizontalen Ebene, wodurch ihr genügend Zeit gegeben wurde, Energie abzubauen, bevor sie sich dem Boden nähert.

Die Reiseflughöhe dieses Flugzeugs war hoch genug, um Auslegerprobleme am Boden zu vermeiden (genügend Höhe, damit die Stoßwelle zerstreut wird, wenn sie den Boden erreicht).

Im Grunde läuft es also auf einen nahezu senkrechten Aufstieg und Höhenflug hinaus.

Nun, dies ist wirklich nur eine Sammlung von Dingen, die ich gelesen habe, und ich bin kein Experte, und ich schreibe diese aus vager Erinnerung, daher sind Fehler zu erwarten. Korrekturen erwünscht. Ich dachte immer noch, dass es für mich sinnvoll ist, diese zu schreiben, da es meiner Meinung nach um diese Art von Konzepten geht, um die es in der Frage ging. Diese sind in der Regel gemeint, wenn von „boomless supersonic“ die Rede ist.

Der einfachste Weg ist, hoch zu fliegen. Geringere Luftdichte bedeutet geringere Energiedichte im Gestänge. Und eine größere Entfernung bedeutet, dass mehr Energie vor dem Boden dissipiert wird. Die Leute machen immer Konzepte über suborbitale Shuttles, die irgendwo zwischen Concorde und einer ballistischen Rakete liegen würden. Würde im Allgemeinen einen neuen Motortyp erfordern, um praktikabel zu sein.

Es ist möglich, einen Ausleger vor dem Rumpf anzubringen, der einen eigenen kleineren Überschallknall hat. Dadurch verringert sich die Intensität des Überschallknalls des Rumpfes und die Summe wäre kleiner als ohne den Boom.

Sie können den Überschallknall nutzen und so einen Teil seiner Energie aufnehmen.

Sie können es verwenden, um eine Komprimierung für die Engines zu erstellen. Grundsätzlich würden Sie die Stoßwelle mit den Motoreinlässen einfangen. Es wäre Luftwiderstand und es ist schwer vorstellbar, dass dieselben Motoren im Unterschallbereich gut funktionieren. Und es wäre schwer, es mit der Erzeugung nützlichen Auftriebs zu kombinieren. Auch wenn die Verwendung von Kompression vom Rumpf normal ist, würde das tatsächliche Erfassen des Überschallknalls erfordern, dass sich die Einlässe nahe an der Vorderseite befinden, was zu Problemen mit der Motorkonstruktion führen würde.

Sie können die Energie der Stoßwelle nutzen, um Auftrieb zu erzeugen. Je mehr Auftrieb Sie erzeugen, desto weniger lästige Menschen am Boden. Grundsätzlich formen Sie den Rumpf, um mehr Stoß an den Seiten zu erzeugen, und bringen an den Flügeln eine Oberfläche in einem Winkel an, die die Stoßwelle nach unten reflektiert. Das Reflektieren von Energie nach unten erzeugt Auftrieb. Sie können auch einen Rumpf haben, der direkt nach unten gerichtete Stoßwellen erzeugt, jedoch in mehreren Schritten für mehr Auftrieb und weniger Lärm. Ein Nachteil solcher Waverider-Konzepte ist, dass sie nur im Überschallbereich wirklich funktionieren, ich denke sogar in einem bestimmten Bereich des Überschallbereichs. Bis Sie also die richtige Geschwindigkeit erreichen, haben Sie nur mehr Luftwiderstand.