Überschallknall in Flugzeugen und Raumfahrzeugen

Ich würde gerne wissen, warum Flugzeuge und Raumfahrzeuge beim Durchbrechen der Schallmauer einen doppelten Überschallknall erzeugen.

Vor einiger Zeit dachte ich, ich hätte es verstanden, da es für jedes Fahrzeug einen Start- und einen Zielpunkt gibt.

Aber ist es das?

Ich wusste bereits, dass Kondensation an Flügelspitzen und Heckflossen durch lokalisiertes Hypersonar und den durch die Stoßwelle induzierten Druck verursacht wird.

Ich habe ein paar Artikel recherchiert und mir ein paar Flüge angeschaut (nicht, dass ich jemals eine Ausrede bräuchte! 😁), aber ich verstehe immer noch nicht, warum es kein reibungsloser Übergang in Längsrichtung ist, wenn der erste Schock erreicht ist.

Erklärungen sind herzlich willkommen, vielen Dank im Voraus!

Postskriptum; Ich habe keine 1000 Wiederholungen und kann dies daher nicht mit max Q markieren.

PPS Oder wo es anscheinend auch im Allgemeinen passiert.

Antworten (2)

Ich würde gerne wissen, warum Flugzeuge und Raumfahrzeuge beim Durchbrechen der Schallmauer einen doppelten Überschallknall erzeugen.

Eine Klarstellung hier ist, dass ein Überschallknall kontinuierlich erzeugt wird, wenn sich ein Objekt mit Geschwindigkeiten bewegt, die die Schallgeschwindigkeit überschreiten - nicht nur "beim Durchbrechen der Schallmauer".

Die Wirkung auf die Luft vor einem sich mit Überschallgeschwindigkeit bewegenden Objekt ist anders als die Wirkung auf die Luft dahinter: Die Luft vor einem Objekt wird komprimiert, die Luft dahinter verdünnt. Sowohl Kompression als auch Verdünnung bei Überschallgeschwindigkeit erzeugen Stoßwellen: positiv für Kompression, negativ für Verdünnung.

Das N-förmige Diagramm unten (kopiert aus diesem Wikipedia-Artikel), das als N-Welle bezeichnet wird, ist ein Druckprofil, das für einen Doppelausleger charakteristisch ist.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wir können hier sehen, dass der erste Ausleger, der der Nase eines Flugzeugs zugeordnet ist, durch einen Überdruck (positive Stoßwelle) erzeugt wird, während der zweite Ausleger, der dem Heck zugeordnet ist, durch einen Unterdruck (negative Stoßwelle) erzeugt wird.

Wie bereits erwähnt, sind diese Stoßwellen oder Wellenfronten, die dicht aufeinander folgen, kontinuierlich (bilden einen Kegel hinter einem Überschallflugzeug), aber für einen Beobachter an einem bestimmten Ort erscheinen sie als zwei schnell aufeinanderfolgende Ausleger.

Sind hier Kompression und Verdünnung mathematisch symmetrische Prozesse? Erhöht Verdünnung auch die Entropie? Alle einfachen Gleichungen, die die grundlegende Physik hervorheben, warum sowohl Kompression als auch Verdünnung zu Stößen führen, wären sehr willkommen.
@ Mathews24 Dies ist meine Interpretation / mein Verständnis des Mechanismus hinter der negativen Welle, daher würde ich mich ohne Bestätigung aus anderen Quellen nicht darauf verlassen. Ich würde gerne helfen, aber ich habe keine weiteren Einblicke in diese Angelegenheit.

Ich würde gerne wissen, warum Flugzeuge und Raumfahrzeuge beim Durchbrechen der Schallmauer einen doppelten Überschallknall erzeugen.

Sehen Sie sich das Bild im folgenden Link https://physics.stackexchange.com/a/306184/59023 an und sehen Sie sich die Diskussion unter https://physics.stackexchange.com/a/281767/59023 an .

Sie werden feststellen, dass sich der Brechungsindex an mehreren Stellen ändert. Dies liegt daran, dass jeder Ort mit einem anderen Querschnitt seine eigene Dichtewelle erzeugt (von denen einige Stoßwellen erzeugen ). Je größer die Querschnittsänderung, desto stärker die Dichtewelle. Somit neigen Nase und Heck dazu, die größten Dichtewellen zu erzeugen, was zu Erschütterungen führen kann, wenn das Objekt Überschall ist.

Überschallknall in Flugzeugen und Raumfahrzeugen
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