Kann ein Überschallknall, der bei 60.000 Fuß erzeugt wird, auf dem Boden gehört werden?

Die Concorde flog normalerweise in einer Höhe von 55-60.000 Fuß, durfte aber wegen des Lärms, den sie erzeugte, nicht über besiedelte Gebiete fliegen. Ist der Überschallknall eines Flugzeugs in 60.000 Fuß Höhe am Boden zu hören?

Zivile Überschallflüge sind über US-Land wegen möglicher Überschallknalleffekte am Boden nicht erlaubt. Eigentlich ist dies eine lange und komplexere Geschichte .

Antworten (2)

Ja, ein Überschallknall, der bei 60.000 Fuß erzeugt wird, ist auf dem Boden zu hören.

Ein Überschallknall besteht zunächst aus einem steilen Anstieg des Luftdrucks, gefolgt von einem langsamen, linearen Abfall unter den Nennumgebungsdruck und wieder einem steilen Anstieg zurück auf den Nenndruck. Sie wird daher N-förmige Welle oder einfach nur N-Welle genannt . Hier ist eine Grafik mit mehreren Überschallknallen, Messungen der NASA und gefunden auf Wikipedia :

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Dieselbe Wiki-Seite zitiert ein Dokument der NASA

Aircraft        speed   altitude        pressure
               [mach]   [ft (m)]        [lb/ft² (Pa)]

SR-71           3      80,000 (24,000)  0.9  (43)
Concorde SST    2      52,000 (16,000)  1.94 (93)
F-104           1.93   48,000 (15,000)  0.8  (38)
Space Shuttle   1.5    60,000 (18,000)  1.25 (60)

Diese Messungen stammen von Flugzeugen mit unterschiedlicher Höhe. Da der Schalldruck von der Entfernung abhängt, mögen p 1 r , kann man den Druck für eine bestimmte Höhe wie in der folgenden Tabelle berechnen. Dies setzt jedoch voraus, dass das Flugzeug in dieser Höhe die gleiche "Boom-Intensität" verursacht, was Sie zumindest für die SR-71 bezweifeln sollten.

Aircraft        speed   altitude        pressure
               [mach]   [ft (m)]        [lb/ft² (Pa)]

SR-71           3      48,000 (15,000)  1.44 (69)
Concorde SST    2      48,000 (15,000)  2.07 (99)
F-104           1.93   48,000 (15,000)  0.8  (38)
Space Shuttle   1.5    48,000 (15,000)  1.5  (72)

Wie Sie sehen können, ist die Concorde das lauteste Flugzeug, die vergleichbarste F-104 (Geschwindigkeit, Höhe) erzeugt nur 40% ihres Schalldrucks. Aber die F-104 ist auch viel viel kleiner als die Concorde.

Das Space Shuttle ist für seine niedrige Geschwindigkeit sehr laut. Allerdings sieht es eher aus wie ein fliegender Ziegelstein als wie ein elegantes, stromlinienförmiges Flugzeug, also kein Wunder, dass es starke Schockwellen erzeugt.

Der SR71 scheint für seine Geschwindigkeit sehr leise zu sein, aber wie gesagt, ich glaube nicht, dass Sie ihn auf 48000 Fuß herunterziehen und dasselbe Verhalten erwarten können. In einiger (größerer) Entfernung beginnt sich jedoch ein Überschallknall auszubreiten, möglicherweise ist dies bereits beim SR-71 der Fall. (Außerdem ist es ein Spionageflugzeug mit einer ganz besonderen Form - möglicherweise verringert dies auch den Boom).


Es muss gesagt werden, dass es schwierig ist, die Zahlen in einen vergleichbaren Schallpegel zu übersetzen, denn was die Lautstärke ausmacht, ist nicht nur der Maximaldruck, sondern auch die Anstiegszeit.
Als Gegenbeispiel ändert sich der Luftdruck um 130 Pa pro Höhenmeter (am Boden), und Sie hören die Druckänderung nicht, wenn Sie von Ihrem Stuhl aufstehen (~ 100 kPa)

Außerdem scheint ein plötzliches Geräusch viel lauter zu sein als ein Geräusch, das langsam auf den gleichen Pegel ansteigt - und der Knall hat die plötzlicheste Wellenform, die möglich ist. (Hören Sie laute Musik mit Kopfhörern - wenn der Player eine Sekunde schneidet, tut der erste Moment danach wirklich weh)

Auf Wikipedia gibt es jedoch eine lange Tabelle, in der Lärmquellen und deren Pegel aufgeführt sind. Zum Beispiel:

Trumpet at 0.5m:                63Pa
Jack hammer at 1m:               2Pa  (I'd say: a little quite...)
Loudest human voice at 1 inch: 110Pa

Diese Pegel sind der effektive Schalldruck . Um eine perfekte N-Welle mit vorgegebenem Maximaldruck in Wirkdruck umzurechnen, muss man den Wert mit multiplizieren 1 3 0,577 .

So hat der Überschallknall der Concorde einen effektiven Wert von 57 Pa, was vergleichbar ist mit der Trompete in 0,5m Entfernung.

(Wie gesagt, es gibt noch einen Unterschied, denn das Dröhnen ist ein scharfes, kurzes Geräusch, aber es gibt eine Vorstellung.)


Übrigens bin ich gerade auf ein anderes Dokument gestoßen, in dem es um primäre und sekundäre Überschallknalle geht.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Es besagt, dass Sie einen primären Überschallknall aus dem Flugzeug in einem seitlichen Abstand von ~20 nm (durchgezogene Linien) sowie einen sekundären Knall in einem Abstand von 60-85 nm (gestrichelte Linien) hören. Diese Sekundärwellen sind eine Reflexion der nach oben wandernden Stoßwellen des Flugzeugs an der Atmosphäre. Der sekundäre Knall ist kein kurzer, lauter Knall, sondern ein längeres und weniger intensives Grollen, was die Identifizierung der Quelle erschwert.

Vielleicht lohnt es sich, eine einfachere Anmerkung hinzuzufügen, die etwas in der Art besagt: "Sie können also sehen, dass ein Flugzeug in größerer Höhe einen leiseren Knall erzeugt als eines in niedrigerer Höhe, was auf den niedrigeren Luftdruck zurückzuführen ist, aber das es wird immer noch einen Überschallknall geben, wenn das Flugzeug in der Atmosphäre fliegt" - die von Ihnen bereitgestellten Daten usw. zeigen dies, aber ich denke, es lohnt sich vielleicht, es als Zusammenfassung zu formulieren und die Frage direkter zu beantworten.
Für eine Sekunde dachte ich, ich würde Physics.se lesen
Hehe, dein Kommentar über das Space Shuttle, das wie ein "fliegender Ziegelstein" aussieht, hat mich zum Schmunzeln gebracht. Danke! :-)

60000 Fuß sind nur ~11 Meilen. So hoch oben breitet sich der Schall tatsächlich über einen viel größeren Bereich aus. Das Space Shuttle trat viel höher wieder in die Atmosphäre ein und man konnte den Knall sehr gut hören, wenn es überflog.