Welche Auswirkungen haben Stoßwellen auf Normal- und Überschallflugzeuge?

Nicht viel, wirklich, die Stoßwelle strömt nur von der Nase des Flugzeugs und ein Anti-Schock vom Heck. Sie strömen vom Flugzeug weg und treffen es nicht.

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Der Schock selbst ist die Kompression, die das fliegende Flugzeug auf die ahnungslose Luft davor ausübt: Störungen breiten sich mit Schallgeschwindigkeit aus, wenn das Flugzeug schneller fliegt, gibt es keine Warnung und die Luft wird plötzlich komprimiert, wenn das Flugzeug ankommt. Dies ist die Natur des Schocks.

Die Menge der Kompression wird verteilt. Es ist kein Schock wie eine Bombenexplosion, nur ein lautes Geräusch. Das Fliegen über Mach 1 ist nicht von Natur aus riskanter als das Fliegen mit Unterschall. Als es vor 70 Jahren zum ersten Mal versucht wurde, gab es einige unerwartete Verhaltensweisen auszubügeln, aber das ist die Luftfahrt auf den Punkt gebracht. Einmal verstanden, ist ein Problem nur eine Einladung, eine Lösung zu finden, und das haben die Aero-Jungs getan.

• Wellenwiderstand und maximale Geschwindigkeitsbeschränkungen

Eine Stoßwelle kann die Höchstgeschwindigkeit eines Flugzeugs begrenzen, da es für jedes Profil einen kritischen Machwert gibt$M_{crit}$was mit dem Einsetzen eines starken Anstiegs des Luftwiderstandsbeiwerts einhergeht$c_d$. Dies ist auf den Wellenwiderstand zurückzuführen, der mit stärker werdendem Stoß zunimmt.

Aus diesem Grund, um eine höhere zu erhalten$M_{crit}$Wert (dh Erhöhung der Höchstgeschwindigkeit bei gleicher Leistung oder gleiche Geschwindigkeit bei geringerem Treibstoffverbrauch) werden überkritische Tragflächen für Transportflugzeuge verwendet, die eine eher flache Oberfläche verwenden, um Stöße zu verzögern und zu dämpfen.

Eine weitere indirekte Auswirkung auf die Geschwindigkeit von Überschall-Transportflugzeugen sind Lärmvorschriften. In den Jahren von Concord gab es zum Beispiel Zwischenfälle mit zerbrochenen Fenstern in der Nähe des Flughafens, abgesehen von den Überschallknallen (haben Sie jemals ein Kampfflugzeug während eines Tiefpasses gehört?). Aus diesem Grund wird viel an „Low Boom“ -optimierten Überschallflugzeugen geforscht .

• Transsonisches Buffet

Wenn eine stoßwelleninduzierte Strömungsablösung auftritt, kann eine Strömungsinstabilität auftreten, die als Schockbuffet bezeichnet wird . Dies beinhaltet eine oszillierende Bewegung des Stoßdämpfers (vor und zurück), begleitet von einer Oszillation von Druckkräften auf den Flügel, die den gesamten Körper des Flugzeugs in Schwingung versetzen. Dies ist bei Kampfflugzeugen beim Manövrieren üblich und kann den Piloten in frühen Stadien warnen, dass er/sie sich dem Strömungsabriss nähert. Normalerweise sind sich Piloten des Flugbereichs bewusst, und innerhalb dieses Bereichs ist es unwahrscheinlich, dass diese Vibrationen der Struktur Schaden zufügen (außerhalb des Bereichs können viele Dinge passieren, aber ein Verlust an Stabilität und Kontrolle ist wahrscheinlicher als ein größeres Strukturversagen). In beiden Fällen sind oszillierende Belastungen mit struktureller Ermüdung verbunden, und dies ist ein weiteres Problem.

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