Unterschall vs. Überschall
Die Geschwindigkeit des Luftstroms spielt eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Charakteristik des Luftstroms. Luft, die mit niedrigen Geschwindigkeiten strömt, kann wie Wasser als viskose Flüssigkeit mit inkompressiblen Eigenschaften betrachtet werden. Wenn die Geschwindigkeit des Luftstroms zunimmt, ändern sich die Eigenschaften in Bezug auf die Kompressibilität erheblich, was zu einer Änderung der aerodynamischen Kräfte um einen Körper innerhalb der Strömung führt.
Im Kontext der Relativbewegung kann das Flugzeug für analytische Zwecke als ein Körper betrachtet werden, der in einer Luftströmung stationär ist. Die Geschwindigkeit des Flugzeugs wird zur relativen Geschwindigkeit des Luftstroms, die üblicherweise als Fluggeschwindigkeit verwendet wird. Ein Flugzeug, das entwickelt wurde, um unterhalb der Schallgeschwindigkeit zu fliegen, wird als Unterschallflugzeug bezeichnet, während ein Flugzeug, das schneller als die Schallgeschwindigkeit fliegen soll, als Überschallflugzeug bekannt ist. Diese Geschwindigkeit wird normalerweise durch die Machzahl (M) ausgedrückt, die das Verhältnis zwischen der Luftgeschwindigkeit und der Schallgeschwindigkeit ist. Wenn ein Flugzeug Unterschall hat, ist seine Höchstgeschwindigkeit kleiner als 1 (M 1).
Mehr über Unterschallflugzeuge
Die meisten der produzierten Flugzeuge sind Unterschallflugzeuge, die darauf ausgelegt sind, unterhalb von Mach 0,8 zu fliegen. Kleine leichte Flugzeuge haben niedrigere Machzahlen, die bei Mach 0,2 liegen. Geschäftsflugzeuge und Verkehrsflugzeuge können mit Höchstgeschwindigkeiten von bis zu Mach 0,85 fliegen.
Leichte Unterschallflugzeuge verwenden Kolbenmotoren als Kraftwerk, während Geschäftsflugzeuge und Verkehrsflugzeuge Turboprop- oder High-Bypass-Turbofan-Triebwerke verwenden. Strukturell variiert die Belastung der Flugzeugzelle von Flugzeug zu Flugzeug. Die Flügel sind normalerweise gerade oder mit niedrigem Pfeilungswinkel. Die Flugzeughaut wird aus Aluminium gebaut und die Flugzeugzelle kann aus Aluminium und Stahl bestehen. Mit dem Fortschritt der Verbundwerkstofftechnologie werden faserverstärkte Verbundwerkstoffe mit hoher Festigkeit und geringem Gewicht eingeführt.
Mehr über Überschallflugzeuge
Überschallregime wird auch in Überschallklassen (1<M<3) und hohe Überschallklassen (3<M5) unterteilt.
Überschallflugzeuge sind meist Militärflugzeuge, die für den Kampf entwickelt wurden (z. B. F-15E, Su 27, Dassault Rafale, Eurofighter Typhoon). Sie verwenden Turbofan-Triebwerke mit niedrigem Bypass als Kraftwerk, und die Struktur ist so ausgelegt, dass sie Vibrationen und Belastungen standhält, die bei Überschallgeschwindigkeit auftreten.
Die Flugzeugzelle besteht größtenteils aus hochwertigem Titan und Aluminium, um der hohen Belastung bei Manövern und Schäden während des Kampfes standzuh alten. Die Flugzeugzelle wurde aerodynamisch optimiert, um Kompressibilitätseffekte und Luftwiderstandseffekte zu minimieren. Die lokale Luftdichte variiert aufgrund von Stoßwellen, Ausdehnung und Strömungsdrosselung, was zu einer drastischen Änderung der Unterschallflugbedingungen führt.
Supersonic Transport (SST) ist eine realisierte, aber teure Herausforderung in der Luftfahrt. Nur zwei Arten von Überschalltransportern wurden jemals gebaut, und beide überstiegen die durchschnittlichen Kosten eines Fluges. Das sind Concorde und Tu-144, als Passagierflugzeuge konzipiert, aber wegen hoher Kosten eingestellt.
Hochüberschallflugzeuge sind meist Aufklärungsflugzeuge, und Hyperschallflugzeuge sind sehr experimentelle Flugzeuge (mit Ausnahme des Space Shuttles).
Was ist der Unterschied zwischen Subsonic und Supersonic?
• Unterschallflugzeuge fliegen unter der Schallgeschwindigkeit, während Überschallflugzeuge schneller als die Schallgeschwindigkeit fliegen.
• Überschallflugzeuge verwenden Turbofan-Triebwerke mit niedrigem Bypass als Antriebssystem, während Unterschallflugzeuge propellergetriebene Kolbenmotoren, Turboprop-Triebwerke oder Turbofan-Triebwerke mit hohem Bypass verwenden.
• Überschallflugzeuge verwenden Pfeilflügel oder Deltaflügel, während Unterschallflugzeuge gerade Flügel oder Flügel mit einem kleineren Schwenkwinkel verwenden.
• Überschallflugzeuge werden hauptsächlich aus Titan gebaut, während Unterschallflugzeuge aus Titan, Aluminium und kohlefaserverstärkten Polymeren oder anderen Verbundwerkstoffen gebaut werden.
• Normalerweise sind Überschallflugzeuge militärische Flugzeuge, die für Kampf- oder Aufklärungsoperationen verwendet werden, während Unterschallflugzeuge für Transport und Reisen verwendet werden.
