Back to frontpage
Hét vraag- en antwoordplatform van Nederland

Tot op welke hoogte kan een vliegtuig een supersonische knal veroorzaken?

Op een gegeven moment wordt de lucht ijler naar mate je hoger komt.
Is er een punt waarop de luchtdichtheid te gering wordt om dat te veroorzaken?

Verwijderde gebruiker
9 jaar geleden
1.6K

Heb je meer informatie nodig om de vraag te beantwoorden? Reageer dan hier.

Geef jouw antwoord

Het is niet mogelijk om je eigen vraag te beantwoorden Je mag slechts 1 keer antwoord geven op een vraag Je hebt vandaag al antwoorden gegeven. Morgen mag je opnieuw maximaal antwoorden geven.

/
Geef Antwoord
+
Selected image

Antwoorden (2)

Grotere hoogte zwakt de geluidsindruk flink af, doordat de geluidsknal zich voortplant als een uitdijende kegel, en van een vliegtuig op grotere hoogte wordt de kegel gewoon zo groot dat het geluidsdruk door die uitdijing enorm verzwakt is tegen dat die op de grond aankomt.
En door de grotere hoogte zullen vliegtuigen flink hard moeten gaan om voldoende draagkracht te hebben in de zeer dunne lucht, maar op zich maakt het voor de sterkte van de knal niet veel uit als je echt harder dan Mach 1,3 gaat.
We hebben eigenlijk geen vliegtuigen die hoger gaan dan de Lockheed Blackbird (de SR-71), en die heeft dus een heel hoge snelheid nodig om op 80.000 voet (24 km) hoogte voldoende draagkracht te hebben.
Alleen de uit de ruimte terugkerende Space Shuttle (die intussen al niet meer vliegt!) kon echt op nog grotere hoogte een geluidsknal maken, maar daarvan noemt de NASA toch ook maar de knal die gemaakt wordt op zeg maar 18 km hoogte. Op grotere hoogte ging hij dan wel harder, maar dat maakt de knal niet indrukwekkender, en dan moet hij wel verder reizen en uitdijen naar de grond toe, en pas op de wat lagere hoogte van 18 kilometer telde die echt mee dus.
Uit het in de bron genoemde lijstje blijkt dat de relatief grote en zware Concorde op zijn kruishoogte eigenlijk nog de zwaarste knallen kon veroorzaken, en dat was ook meteen één van de redenen dat de Concorde überhaupt maar beperkt succes had.

Terug naar de vraag: die is eigenlijk niet rechtstreeks te beantwoorden, net zomin als dat je eenduidig kunt vaststellen tot hoever een ontploffing precies hoorbaar is. Wanneer noem je een zacht knalletje nog net een geluidsknal ...

http://www.nasa.gov/centers/armstrong/news/FactSheets/FS-016-DFRC.html

Toegevoegd na 1 dag:
Ook op zeer grote hoogten, dus die waar we geen geschikte vliegtuigen voor hebben, zal een sneller dan de geluidssnelheid bewegend voorwerp (bijvoorbeeld een neerstortend en in stukken brekend stuk ruimteschroot) een geluidsknal veroorzaken. De geluidsknal van een onregelmatig gevormd stuk zwaar schroot zal door de veel sterker verstoorde stroming krachtiger kunnen zijn dan die van een doelmatig gestroomlijnd vliegtuig.

Maar deze toevoeging aan mijn antwoord raakt formeel buiten het bereik van de vraag, want ik gebruik nu geen als een vliegtuig vliegend voorwerp.
Zie daarom de tweede reactie van mijn hand, na de reactie op de reactie van erotisi (in totaal de derde reactie op dit antwoord).
(Lees meer...)
Bordensteker
9 jaar geleden
erotisi
9 jaar geleden
"maar op zich maakt het voor de sterkte van de knal niet veel uit als je echt harder dan Mach 1,3 gaat" Waardoor komt dat dan? Ik had verwacht dat de knal bij het stijgen in de lucht steeds zachter gaat, omdat de lucht steeds ijler wordt maar dat klopt dus niet?
Bordensteker
9 jaar geleden
Nee. De ijlere lucht is niet de oorzaak van de wat tragere geluidssnelheid, maar wel de lagere absolute temperatuur. En waarom maakt de extra snelheid voor de knal niet uit?
De knal wordt veroorzaakt doordat voldaan is aan de voorwaarde dat je sneller dan het geluid vliegt. Je hoort op de grond het vliegtuig niet naderen, en even na de passage krijg je al dat ”achterstallige” geluid in één keer alsnog aan je oor toegediend. Een soort van klapband effect inplaats van een geleidelijk leeglopende band.
En als je Mach 2 gaat, levert dat op zich geen bonuspunten op [maar wel vlugger air miles ;-) ]: je maakt ook bij Mach 2 nog steeds een knal zuiver omdat je sneller dan het geluid gaat. Dat je héél veel sneller gaat, maakt niet veel verschil voor de sterkte van de knal. Wel wordt de vorm van het golffront een spitsere kegel. Doordat de geluidssnelheid op grote hoogten wat langzamer is, bereik je hem daar bij een iets lagere vliegsnelheid, maar daar in die ijlere lucht speelt iets anders een grotere rol: om al stijgende voldoende draagkracht te behouden in de steeds ijlere lucht moet je met dezelfde vleugel sowieso steeds sneller gaan. Gewone vliegtuigen kunnen onder andere daarom niet zomaar steeds hoger klimmen: voor dezelfde draagkracht moet je steeds harder gaan, maar op een bepaald moment kom je de eerste effecten van het naderen van de geluidssnelheid tegen in de vorm van plaatselijke schokgolfjes die nabij de roeren heel venijnig de bestuurbaarheid gaan verzieken. Wil je nog hoger, dan moet je dus iets doen om het vliegtuig tegen die bestuurbaarheidsproblemen bestand te maken. Dat is niet economisch, en dus alleen voor speciale doelen verantwoord.
En anders een véél grotere rechte vleugel (zonder pijlstelling) nemen, dan kun je namelijk langzamer vliegen zodat je geen last hebt van de geluidssnelheid-effecten, en daarbij tóch voldoende draagkracht uit de heel ijle lucht halen. Dan kom je op de zeer aparte Martin RB-57D en WB-57F varianten van de Canberra, en de daarna bedachte fameuze Lockheed U-2 familie. Uiteraard is dat superhoog vliegen voor commercieel vervoer ook weer niet economisch, want je hebt een duur vliegtuig veel meer uren nodig voor dezelfde vervoersprestatie. https://en.wikipedia.org/wiki/Martin_RB-57D_Canberra http://www.warbirdsnews.com/warbirds-news/nasa-martin-wb-57f-canberra-returns-skies-making-flight-41-years.html
Bordensteker
9 jaar geleden
N.a.v. de toevoeging aan mijn antwoord:
Als je op veel grotere hoogten iets anders hebt dat hard kan gaan (met vliegtuigen lukt dat niet), dan kan dat onder geschikte omstandigheden wel een hoorbare knal geven. Ik denk nu even aan ruimteschroot. Om in een baan om de aarde te kunnen draaien, zit je in het International Space Station (ISS) (en zat je vroeger in de MIR) op pakweg 400 kilometer hoogte “gewichtloos” door een vrijwel luchtledig te bewegen.
Als je je door een afremming uit die baan laat zakken, kom je geleidelijk iets meer ijle lucht tegen. (Arbitrair heeft men de ondergrens van “de ruimte” op 100 km hoogte afgesproken.) Terwijl je steeds meer lucht tegenkomt, zou je moeten stellen dat je er met Mach 25 (25 keer de geluidssnelheid) doorheen beweegt. Het remt je geleidelijk af, je gaat dan harder zakken, en je gaat een hitteschild nodig hebben om al afremmend even later niet fataal door de wrijvingshitte te verbranden. De Space Shuttle remt al kaatsend met zijn van onderen hittebestendige gevleugelde vorm en ver achterover hangend in grote bochten een beetje af zoals een remmende skiër. Met het plannen van die remmende dalende bochten moeten ze dat loodzware “zweefvliegtuig” tegelijk op de goede hoogte voor de landingsbaan zien te brengen. Mijn onder het antwoord al genoemde NASA-bron vermeldt echter alleen iets over de geluidsknal van de Space Shuttle op 18 km hoogte. Maar het niet meer bemand neerstortende en daarbij in meerdere niet volledig opbrandende stukken gebroken ruimtestation MIR liet vier flinke geluidsknallen horen in de Fiji eilanden alvorens oostelijker in de Stille Oceaan neer te komen. Het verhaal vertelt er niet bij hoe hoog de MIR over Fiji heen kwam.
Er staat alleen dat de knallen gehoord werden ongeveer drie minuten na de passage.
http://www.themoscowtimes.com/sitemap/free/2001/3/article/beloved-mir-goes-out-in-a-blaze-of-glory/254422.html Nou, drie minuten is 1/20 van een uur. De geluidssnelheid is pakweg 1200 km/h, maar op de tussenliggende koude luchtlagen wel wat langzamer. Laten we zeggen bijvoorbeeld 1100 km/h. Dan kwam dat geluid dus van pakweg 1100 / 20 = 55 km hoogte.
Bordensteker
9 jaar geleden
Ik heb bij het uitgaan van de in bovenstaande bron genoemde gegevens gerekend alsof de Mir recht over de waarnemer vloog. In een speciaal aan de sonic booms van deze Mir re-entry gewijd rapport (http://www.dtic.mil/get-tr-doc/pdf?AD=ADA409516 ) las ik iets over het door deskundigen aan de hand van een video-opname berekende traject: de Mir ‘vloog’ op een horizontaal gemeten afstand van ongeveer 45 km langs de waarnemer, en was toen nog 70 km hoog. De snelheid bedroeg op dat moment nog bijna Mach 25. De hele zichtbare passage van horizon tot horizon was na een minuut dan ook al voorbij. En het geluid kwam volgens de CNN cameraman pas 4 à 5 minuten later. Maar de re-entry ging ook ietsje anders dan gehoopt; de brokstukken van het gevaarte kwamen 2330 km eerder in zee dan waar een aantal vliegtuigen in de lucht hing om van de dramatisch snelle duik in het water getuige te zijn. Het effect van de derde ‘retro-burn’ was aanzienlijk groter dan verwacht. Het liep voor dat ontvangstcomité zodoende niet alleen letterlijk maar nu ook figuurlijk met een sisser af, want iets eerder en heel ergens anders dan de bedoeling was.
Als een vliegtuig sneller gaan dan het geluid, ontstaat altijd de zogenaamde supersonische knal. In de vijftiger en zestiger jaren van de vorige eeuw was zo nu en dan een straaljager te horen die door de geluidsbarrière brak. Tegenwoordig is dat niet meer toegestaan. Zie verder onderstaande bron over geluidssnelheid.
(Lees meer...)
Bronnen:
Verwijderde gebruiker
9 jaar geleden
Bordensteker
9 jaar geleden
Dit antwoord gaat m.i. voorbij aan waar de vraagsteller in de uitleg van de vraag feitelijk naar vraagt. Dat een sneller dan de geluidssnelheid vliegend vliegtuig een “supersonische knal” veroorzaakt, is gezien de vraagstelling geen nieuws, en ook de Wikipedia link gaat niet op de hier gestelde vraag in.
-
Deel jouw antwoord

Het is niet mogelijk om je eigen vraag te beantwoorden Je mag slechts 1 keer antwoord geven op een vraag Je hebt vandaag al antwoorden gegeven. Morgen mag je opnieuw maximaal antwoorden geven.

/
Geef Antwoord
+
Selected image