Überschallknall

Ein Schallknall ist das Geräusch, das mit den Stoßwellen verbunden ist, die erzeugt werden, wenn sich ein durch die Luft bewegendes Objekt schneller als mit Schallgeschwindigkeit fortbewegt. Überschallknalle erzeugen enorme Mengen an Schallenergie, die für das menschliche Ohr wie eine Explosion oder ein Donnerschlag klingen. Der Knall einer überschallenden Kugel oder der Knall einer Peitsche sind Beispiele für einen Überschallknall in Miniatur. Überschallknalle, die durch große Überschallflugzeuge verursacht werden, können besonders laut und verblüffend sein, dazu neigen, Menschen zu wecken, und können einige Strukturen geringfügig beschädigen. Sie führten zum Verbot des routinemäßigen Überschallfluges über Land. Obwohl sie nicht vollständig verhindert werden können, deuten Forschungen darauf hin, dass bei sorgfältiger Fahrzeugformgebung die durch sie verursachte Beeinträchtigung so weit verringert werden kann, dass ein Überschallflug über Land eine praktische Option sein kann.

Wenn ein Flugzeug durch die Luft fliegt, erzeugt es eine Reihe von Druckwellen vor und hinter dem Flugzeug, ähnlich den von einem Boot erzeugten Bug- und Heckwellen. Diese Wellen bewegen sich mit Schallgeschwindigkeit, und mit zunehmender Geschwindigkeit des Objekts werden die Wellen zusammengedrückt oder komprimiert, da sie sich nicht schnell genug aus dem Weg räumen können. Schließlich verschmelzen sie zu einer einzigen Stoßwelle, die sich mit Schallgeschwindigkeit ausbreitet. Da der Ausleger kontinuierlich erzeugt wird, solange das Flugzeug Überschall ist, füllt er einen schmalen Pfad auf dem Boden aus, der dem Flugweg des Flugzeugs folgt, ein bisschen wie ein roter Teppich, der sich abrollt, und wird daher als Auslegerteppich bezeichnet. Ihre Breite hängt von der Höhe des Flugzeugs ab.

Die Kraft oder das Volumen der Stoßwelle hängt von der Luftmenge ab, die beschleunigt wird, und somit von der Größe und Form des Flugzeugs. Wenn das Flugzeug schneller wird, wird der Stoßkegel um das Fahrzeug herum enger und schwächer, bis bei sehr hohen Geschwindigkeiten und Höhen kein Boom zu hören ist. Die "Länge" des Auslegers von vorne nach hinten hängt von der Länge des Flugzeugs mit einer Potenz von 3/2 ab. Längere Flugzeuge "spreizen" daher ihre Ausleger mehr als kleinere, was zu einem weniger starken Ausleger führt. An anderen Stellen des Flugzeugs können und werden in der Regel mehrere kleinere Stoßwellen erzeugt.

Das Geräusch eines Überschallknalls hängt weitgehend vom Abstand zwischen dem Beobachter und der Flugzeugform ab, die den Überschallknall erzeugt. Ein Überschallknall ist normalerweise als tiefer doppelter "Knall" zu hören, da das Flugzeug normalerweise in einiger Entfernung ist. Aber viele Menschen rechnen nicht mit dieser Entfernung, da der Boom näher rückt.