Überschallgeschwindigkeit

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Schockwellen einer T-38 Talon bei Mach 1,1 in 13000 Fuß Höhe

Als Überschallgeschwindigkeit wird die Geschwindigkeit von Objekten bezeichnet, die sich schneller bewegen, als sich der Schall im gleichen Medium fortpflanzt.

In Luft beträgt die Schallgeschwindigkeit unter Normalbedingungen (Luft bei 15°C) 343 m/s, was etwa 1235 km/h entspricht. Die relative Geschwindigkeit eines Objektes zur Schallgeschwindigkeit in Luft wird auch mit der dimensionslosen Mach-Zahl bezeichnet, so bedeutet Mach 1 die Bewegung mit Schallgeschwindigkeit, Mach 2 diejenige mit der doppelten Schallgeschwindigkeit usw.
Es handelt sich bei der Machzahl um keine Geschwindigkeitseinheit, sondern um das Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeit zur Schallgeschwindigkeit (temperaturabhängig).

Inhaltsverzeichnis

1 Besonderheiten bei Überschallgeschwindigkeit
2 Objekte mit Überschallgeschwindigkeit
3 Siehe auch
4 Weblinks

[Bearbeiten] Besonderheiten bei Überschallgeschwindigkeit

Das Erreichen und Überschreiten der Schallgeschwindigkeit erfordert sehr hohe Antriebsleistungen. Die Luftreibung erhöht sich derart stark, dass ungeeignete Materialien oder Formen thermisch zerstört werden.
Beim Überschreiten der Schallgeschwindigkeit bildet sich um das bewegte Objekt eine kegelförmige Schockwelle (Machscher Kegel, siehe auch Überschallflug). Diese Schockwelle ist von einem entfernten Beobachter als Knall oder Donnerschlag wahrzunehmen.
Das Durchbrechen der Schallmauer meint jedoch eigentlich die Überwindung des bei Erreichen der Schallgeschwindigkeit stark ansteigenden Luftwiderstandes.

[Bearbeiten] Objekte mit Überschallgeschwindigkeit

die Spitze der Peitsche beim Peitschenknall
viele Explosivstoffe erzeugen eine Überschall-Schockwelle
Gewehr- und Kanonenkugeln: Seit ca. 1900 werden die Projektile bei hohen Austrittsgeschwindigkeiten aerodynamisch auf den Überschallflug optimiert (scharfe Spitze); Pistolenkugeln fliegen dagegen nicht so schnell und sind daher vorn rund.
Meteoriten treten mit 10...60facher Schallgeschwindigkeit in die Atmosphäre ein. Sie verglühen aufgrund der hohen Luftreibung meist schon in der Hochatmosphäre.
Rückkehr- und Trümmerteile von Raumflugkörpern und Trägerraketen. Sie verglühen oder tragen Hitzeschutzschilde oder -elemente. Die Geschwindigkeit beim Wiedereintritt ist viel geringer als die von Meteoriten und beträgt etwa Mach 25.
Turbinenteile von Strahltriebwerken können Überschallgeschwindigkeit erreichen, bei Propellern, Turbofans und Hubschrauberrotoren ist man aber bestrebt, dies zu vermeiden.

Flugzeuge erreichten 1947 erstmals Überschallgeschwindigkeit. Zum Fliegen mit Überschallgeschwindigkeit siehe Überschallflug.

Raketen erreichten erstmals 1944 mit der V2 Überschallgeschwindigkeit.

Neben Fluggeräten und Raketen wurden zu Testzwecken auch Raketenschlitten (d.h. schienengeführte raketengetriebene Schlitten) gebaut, die ca. 1950 erstmalig Überschallgeschwindigkeit erreichen.

Überschallschnelle Autos werden dagegen ausschließlich für die Jagd nach Rekorden gebaut. Beispiele von Autos zum Brechen von Geschwindigkeitsrekorden:

Spirit of America (ohne Erfolg)
Budweiser Rocket (17. Dezember 1979 - nicht offiziell anerkannt)
ThrustSSC (15. Oktober 1997 - erster anerkannter Supersonic Car)
North American Eagle (derzeit noch in Test und Entwicklung)

Überschallschnelle Autos haben das Problem, dass der Unterdruck zwischen Boden und Untergrund bei Annäherung an die Schallgeschwingkeit ausbleibt und sogar ein Überdruck entsteht, so dass die Autos darauf aufzuschwimmen drohen.