Was ist der höchste und der niedrigste Luftdruck, den ein Flugzeug bei Überschallgeschwindigkeit erzeugt?

Wenn ein Flugzeug Überschall erreicht, erzeugt es vor sich eine Schockwelle. Die Stoßwelle komprimiert die Luft und verlangsamt sie, sodass die Geschwindigkeitskomponente orthogonal zur Stoßfront Unterschall wird. Sehen Sie es so: Das Flugzeug erschafft gewissermaßen seinen eigenen Kokon aus dichterer und weniger voluminöser Luft, in die es hineinfliegen kann.

Wie bei der Unterschallströmung befindet sich der höchste Druck hinter der Spitze der Stoßwelle, in einem Staupunkt, einem Punkt, an dem die Geschwindigkeit auf Null reduziert ist, wie an der Vorderkante. Der niedrigste Druck und die niedrigste Dichte werden normalerweise vor der Stoßwelle gefunden, dies ist der normale atmosphärische Druck. Anders als bei der Unterschallströmung geht bei der Überschallströmung jede Änderung der Strömungsgeschwindigkeit mit einer großen Änderung der Dichte einher.

Es gibt 2 Arten von Stoßwellen :

• die normale Stoßwelle:
  Sie haben schöne Tabellen, auf denen Sie die Geschwindigkeit, den Druck und die Dichte hinter der Welle sehen können. Diese Stoßwelle tritt meist in Rohren auf, wie bei einem Pitot-Einlass .
• Schräge Stoßwellen :
  Diese Stoßwellen werden als stark bezeichnet, wenn die Machzahl nach der Welle unter 1 liegt, und schwach, wenn die Geschwindigkeit nach der Welle immer noch Überschall beträgt.

Die NASA hat einige schöne Programme, um zu zeigen, wie verschiedene Arten von Stoßwellen entstehen und wie sie interagieren, Sie können sie hier finden .

Der höchste Druck wird am Staupunkt eines Teils gefunden, das direkt der Anströmung zugewandt ist. Dies ist der Staudruck und er steigt mit dem Quadrat der Machzahl der Strömung. Da ein Überschallflügel normalerweise überstrichen wird, erreicht seine Vorderkante nicht den vollen Staudruck, da die Geschwindigkeitskomponente der Strömung orthogonal zur Vorderkante nicht geändert wird.

Der niedrigste Druck ist normalerweise auf der Oberseite des Rumpfes zu finden. Dort wird die Luft so verdünnt, dass die Seitenleitwerksfläche bei höheren Machzahlen zunehmend wirkungslos wird. Die Neigung der lokalen Oberfläche weg von der Bewegungsrichtung kann mit der Prandtl-Meyer-Ausdehnungsrechnung verwendet werden, um Ihnen eine ungefähre Vorstellung davon zu geben, wie weit dieser Druck abfallen kann.