Geluidsbarrière

F-18_Geluidsmuur.jpg De geluidsbarrière is een term uit de luchtvaart. Een supersonisch vliegtuig dat zich voortbeweegt met een snelheid gelijk aan de geluidssnelheid, bouwt voor zich een drukfront op dat zich met de geluidssnelheid, dus met dezelfde snelheid als het vliegtuig, voortbeweegt. Dit drukfront maakt het moeilijk voor een vliegtuig om nog sneller te vliegen, het vormt een barrière, geluidsbarrière genaamd. Gaat het vliegtuig sneller vliegen dan zegt men dat het door de geluidsbarrière heen breekt. Het waarneembare effect is een harde knal bij het passeren van het vliegtuig.

Op 14 oktober 1947 doorbrak de Amerikaan Chuck Yeager in een X-1 raket als eerste deze geluidsbarrière (de raket was niet vanaf de grond gelanceerd, maar door een vliegtuig omhoog gebracht). Met een effectievere stroomlijning bleek de geluidsbarrière niet zo onneembaar te zijn als tot dan toe wel werd gedacht. Van tijdens de Tweede Wereldoorlog zijn er gevallen bekend dat de toenmalige Duitse Messerschmidt Me-262, een jachtvliegtuig met twee straalmotoren in duikvluchten de geluidssnelheid heeft overschreden. Er bestaat hierover een bericht van een toenmalige piloot, Dr.Hans Guido Mutke, en analyses hierover zijn gepubliceerd naar aanleiding van een Duits-Amerikaans congres over 60 jaar straalvliegtuigen bij het Duitse DLR. Mutke beweert dat hij op 9 april 1945 nabij Innsbruck door de geluidsmuur is gegaan met zijn Me-262, maar sluit niet uit dat het ook andere Duitse piloten van deze machine is overkomen.

Toelichting

Als een vliegtuig sneller gaat dan het geluid, dan kunnen de drukgolven die het vliegtuig veroorzaakt, niet meer van het vliegtuig vandaan lopen. De drukgolven zijn dan namelijk langzamer dan het vliegtuig. "Langzamer" betekent hier ongeveer 1200 km/uur op zeeniveau. Op vlieghoogte is de snelheid van het geluid ongeveer 10% lager. Omdat de geluidsgolven niet weg kunnen, blijven deze achter het vliegtuig aanlopen. Het vliegtuig vliegt dan aan de top van een kegelvormige schokgolf. De belangrijkste schokgolf wordt gemaakt door de neus van het vliegtuig. Kleinere schokgolven komen door andere discontinuïteiten van de vliegtuigromp.

Op nog een andere manier uitgelegd: een lichaam dat door de lucht beweegt, drukt de lucht opzij. Kleine verstoringen van de lucht bewegen met de geluidssnelheid. Verstoringen vanaf een langzaam bewegend lichaam verspreiden zich in cirkels, net zoals de golfjes die ontstaan als er een steen in het water gegooid is. Als het lichaam snel beweegt, liggen deze cirkels dichter bij elkaar in de richting van de beweging. Als het lichaam supersonisch snel beweegt,dan gaan de cirkels elkaar overlappen. De omhullende van al die cirkels vormt dan een kegel. De tophoek van die kegel wordt bepaald door de snelheid, hoe sneller het lichaam, hoe smaller de tophoek. Ook dit is te zien in water: een snel zwemmende eend, of een boot, laat ook een zog achter zich met een scherpe tophoek. Het bestaan van deze kegel is ontdekt door Ernst Mach in de negentiende eeuw aan de hand van observaties van projectielen. De snelheid van een vliegtuig kan worden uitgedrukt in het Mach-getal. Mach 2 is bijvoorbeeld 2 keer zo snel als de geluidssnelheid.

Akoestiek | Aërodynamica

Gourt Home::Gourt :: Geluidsbarrière

Toelichting