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Überschallknall

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  1. Überschallknall

    Autor: lestard 01.09.15 - 00:14

    Kann jemand das mit dem Knall nochmal genauer erklären? Das Wort "Knall" impliziert ja ein einmaliges Geräusch aber wenn ich es richtig verstehe erzeugt das Flugzeug nicht nur einmal kurz diesen Knall in dem Moment, wenn es von Unterschall- zu Überschallgeschwindigkeit "wechselt", sondern "zieht" die ganze Zeit während es im Überschall fliegt quasi ein lautes Geräusch hinter sich her. Andernfalls wäre es ja auch kein Problem für Lärmbelästigung, wenn nur mal kurz ein Knall erzeugt würde und danach alles ruhig weitergeht.
    Angenommen ich sitze selbst in einem Überschallflugzeug und fliege mit gleicher Geschwindigkeit im richtigen Abstand hinter (bzw etwas versetzt) einem anderen Flugzeug her. Würde ich dann ein ständiges Geräusch wahrnehmen (unter der Annahme, dass mein eigenes Flugzeug nicht selbst zu laute Geräusche produzieren würde, die alles übertönen)?

  2. Re: Überschallknall

    Autor: MasterPopaster 01.09.15 - 00:39

    Also das Thema etwas heruntergebrochen: Es heißt Überschallknall (nicht sehr wissenschaftlich wie man merkt), da du es als einen Knall wahrnimmst, wenn es an dir vorüberfliegt.

    Und du bist richtig in der Annahme, dass dieser "Knall" vom Flugzeug ständig erzeugt wird. Vom Individuum wird dieser allerdings nur als einzelnes Event wahrgenommen.

    Das Szenario, wenn du annimmst, dass du in diesem "Knall" mitfliegst ist wohl nicht so einfach zu betrachten. Das was du mit deinen Ohren als Knall am Boden wahrnimmst ist natürlich nur eine schnelle Veränderung des Luftdrucks. Es ist besonders "laut", da der Gradient natürlich sehr groß ist durch die Geschwindigkeit und Verdrängung der Luft. Was also genau passiert bzw. wahrgenommen wird, wenn du in diesem Druckmaximum mitfliegst, ist also schwer verlässlich zu sagen. Theoretisch solltest du auch nur beim Ein- und Austreten etwas "hören", da du ja im nachgeschleppten konstanten Feld an sich keinen Gradienten hast.

  3. Re: Überschallknall

    Autor: lestard 01.09.15 - 11:36

    Danke für die Erklärung.
    Ich finde diese Begrifflichkeiten auch nicht so schön weil es falsche Vorstellungen weckt.
    Eine Schall"Mauer" wird "durchbrochen" und dadurch wird ein "Knall" erzeugt. Da braucht es irgendwie eine andere Analogie.



    1 mal bearbeitet, zuletzt am 01.09.15 11:40 durch lestard.

  4. Re: Überschallknall

    Autor: Ach 01.09.15 - 12:45

    ich wäre mir da nicht so sicher, dass der Event ein ständiges Ereignis sei. Ich denke es knallt dann, wenn die Schallwellen vor dem Flugzeug kollabieren und sich damit die Luftströmung um das Flugzeug von ihrer Unterschallform in ihre Überschallform enger um den Flugzeugrumpf schmiegt, was dann nicht nur ein einmaliges Ereignis ist, sondern auch ein Ereignis ist, das man in seiner Entstehung und Ausbreitung über den Rumpf auch durchaus beeinflussen kann.

    Edit:

    Es ist ja so, dass Schallwellen, die sich vorher in jede Richtung um das Flugzeug ausbreiteten, sich nun schlagartig nur noch um einen Kegel hinter dem Flugzeug ausbreiten. Vielleicht gelingt es ja irgendwie den Übergang in diesen Zustand allmählich, also "weicher" geschehen zu lassen. Dazu sei z.B. mal ein Effekt genannt, den man erst bei der Forschung rund um den A380 entdeckte, nämlich der, dass durch die höhere Luftströmungsgeschwindigkeit über der gewölbten Oberseite der Tragflächen gegenüber der Strömung über die glatte Tragflächenunterseite, die Strömung bei vielen Unterschalljets bereits bei Unterschallgeschwindigkeiten örtlich die Schallgeschwindigkeit übersteigt.



    2 mal bearbeitet, zuletzt am 01.09.15 13:01 durch Ach.

  5. Re: Überschallknall

    Autor: MasterPopaster 01.09.15 - 23:28

    Naja das es nur ein visuelles Event gibt, wenn die "Schallmauer" "durchbrochen" wird ist korrekt. Das ist eben dieser Kegel, den man nur in genau dem Moment sieht, wenn Mach 1 erreicht wird. Die dabei umbrechende Druckfront wird ab dann aber die ganze Zeit vom Flugzeug hinterhergeschleppt. Deswegen ist für Menschen am Boden verzögert nach dem Überflug immer ein Knall zu hören.

    Das man diese Ausbreitung der Druckfront in seiner Ausbreitung formen kann hat die Nasa wohl schon in Studien gezeigt (siehe anderer Thread). Das initiale Event des "Durchbruchs" der "Schallmauer" ist damit aber nicht bedeutungsvoller als die gesamte Flugzeit Mach > 1.

  6. Re: Überschallknall

    Autor: Ach 02.09.15 - 03:03

    Nun, da passiert aber einiges bei dieser Richtungsänderung des Schalls beim Übergang in den Überschall. Ist ja auch nicht unbedingt leise, das was da plötzlich in die andere Richtung strahlt, denk da nur mal nur an die Windgeräusche eines fahrenden Schnellzuges, bei dem "nur" bei 250km/h die Windgeräusche die Abrollgeräusche allmählich einholen. Bei einem Flugzeug legt sich da der Luftstrom im Detail sogar in ganz anderer Weise um das Flugzeug. Da bilden sich etwa Bereiche im hinteren Teil des Flugzeugs, um welche die Luft bogenförmig herumstreicht, so eine Art "versetzter" Windschatten(Ungünstiger Weise meistens dort, wo bei klassischen Flugzeugen das Leitwerk sitzt, was zu einigen Unfällen geführt hat weil das Flugzeug mit dem Leitwerk im Windschatten nicht mehr auf die Steuerung reagiert. Das hat eine ganze Zeit gedauert, bis man schließlich dahinter kam wo das Problem liegt) Was ich damit sagen will ist, dass mir meine Logik sagt, dass der Übergang selber ein einzigartiger akustischer Event sein muss, eine Art Schlag. Ich weiß dabei aber nicht, mit welchem Lautstärkebetrag der in die gesamte Schallentwicklung mit eingeht, und ich bin da eigentlich auch offen für alles, denn Schallentwicklung ist nicht selten konterintuitiv, Überschall erst recht. Hast du vielleicht irgendwelche Links, die deine Annahme erläutern, oder befindest du dich da auch gerade nur deiner eigenen Logik gegenüber verantwortlich, so wie ich bei meiner Annahme? :].

    LG

  7. Re: Überschallknall

    Autor: MasterPopaster 02.09.15 - 05:46

    Naja das Erreichen und "Durchbrechen" ist schon ein "einmaliges" Event, wie ich auch geschrieben habe. Wie sich das für einen Piloten (oder a la Concorde sogar Passagier) anfühlt habe ich leider noch nicht selbst erlebt. ;) Ich nehme an man sollte es ziemlich deutlich hören und spüren.

  8. Re: Überschallknall

    Autor: MasterPopaster 02.09.15 - 06:12

    Danach sollte man im Inneren (angenommen mindestens gleichbleibende Geschwindigkeit) nichts mehr davon mitbekommen. Für den Piloten (oder ganz vorn an der Spitze zumindest) solltes sogar über Mach 1 leiser werden, da genannte Wind- und Maschinengeräusche nicht mehr nach vorn dringen können.

    Aber dennoch: diese "Knallschleppe" zieht das Flugzeug trotzdem ab diesem Moment hinter sich her. Wie man aus Wikipedia und in den NASA Bildern sieht sind das genau genommen sogar mehrere.
    https://de.wikipedia.org/wiki/%C3%9Cberschallflug#/media/File:%C3%9Cberschall-Fl%C3%BCgel.png

  9. Re: Überschallknall

    Autor: Ach 02.09.15 - 14:30

    Deine Aussage trifft zu. Noch konkreter ist der Effekt in dem zu deinem Link gehörigen Text zu beschrieben:

    Auch wenn der Knall an einer Stelle nur einmalig wahrgenommen wird, entsteht keineswegs ein einziger Knall, wenn die Schallmauer durchbrochen wird. Die untere Mantellinie des Kegels bestimmt den Zeitpunkt, wann der Knall den Empfänger erreicht und dieser ihn hört, noch vor der Wahrnehmung z. B. der Motorengeräusche.

    Ich erinnere mich zudem lebendig an Kindheitserlebnisse, in welchen ich des öfteren diesen im weiteren beschriebenen Doppelknall wahrgenommen habe :].

    In einer Concorde dagegen hört man von den Triebwerksgeräuschen oder der Stoßwelle nichts. Da kenne ich nur Berichte von einem außergewöhnlich ruhigem und leisem Flug, sobald das Flugzeug die Schallmauer durchbrochen hätte. Das mag zum Teil auch einfach daran liegen, dass die Triebwerke der Maschine soweit hinten liegen. Da kann deren Schalltrichter den Passagierraum gar nicht erst erreichen.

    LG, Ach

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