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Leise Überschallflugzeuge : Schockwelle ohne Knall

Bald könnten leise Überschallflugzeuge den Himmel erobern. Bild: Nasa

Überschallflugzeuge wie die Concorde könnten eine Renaissance erleben. Die Nasa lässt einen „leisen“ Überschalljet für die zivile Luftfahrt bauen.

          Rund 15 Jahre nach dem Ende der legendären Concorde könnten bald wieder Passagiere mit Überschallgeschwindigkeit von Kontinent zu Kontinent fliegen. Die amerikanische Raumfahrtbehörde (Nasa) hat das Unternehmen Lockheed Martin nun offiziell beauftragt, einen neuartigen Jet für die zivile Luftfahrt zu entwickeln. Das Besondere an dem Projekt: Wenn der Jet die Schallmauer durchbricht, soll statt eines ohrenbetäubenden Knalls nur ein „niederfrequentes Grollen“ zu hören sein. Die Nasa hat ihrem leisen Jet schon einen Namen geben: „X-Plane“. Damit will man an die Tradition der Experimentalflugzeuge X1 oder X15 anknüpfen.

          Manfred Lindinger

          Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Der Überschallknall ist das unüberhörbare Zeichen dafür, dass ein Düsenflugzeug die Schallmauer durchbrochen und dabei eine Stoßwelle erzeugt hat. Die Concorde durfte wegen des dabei entstehenden Lärms erst über dem Atlantik vollen Schub geben. Dann war sie schneller als der Schall, der sich mit einer Geschwindigkeit von 331 Metern pro Sekunde (Mach 1) ausbreitet. Ein Jet schiebt ständig Luftmoleküle vor sich her. Diese drängen sich zusammen und werden zunehmend komprimiert. Es entsteht eine Druckwelle. Fliegt das Flugzeug etwas schneller als die Schallgeschwindigkeit, beginnt es, die vor ihm hergetriebenen Moleküle zu überholen. Das Flugzeug fliegt durch die verdichtete Luft hindurch und durchschlägt so die Schallmauer. Man hört einen lauten Knall.

          Dank seiner ungewöhnlich langen Nase soll dieser Jet (hier als Illustration) kaum hörbar die Schallmauer durchbrechen können. Bilderstrecke

          Seit Jahren überlegen Flugzeugkonstrukteure, wie sich der Überschallknall reduzieren lässt. Dazu versucht man beispielsweise, die Form der Nase des Flugzeugs so zu gestalten, dass die Luftmoleküle weniger stark komprimiert werden. Die Intensität der beim Überschallflug entstehenden Schockwelle würde sich – so die Überlegung – verringern und der Überschallknall entsprechend leiser. Auch mit der Form des Rumpfs wird experimentiert. Ein neues Design soll die Luftwellen sanft ableiten. Eine spezielle Oberflächenbeschichtung könnte zudem die Reibung vermindern. Frühere Tests in der Mojave-Wüste zeigten, dass sich mit einer modifizierten Nase tatsächlich die Intensität des Knalls reduzieren lässt. Seit dem vergangenen Jahr führt die Nasa in Kalifornien regelmäßig Tiefflüge mit F-18 Kampfjets durch, um Daten über Turbulenzen und Schallentwicklung zu sammeln. Diese fließen in entsprechende Computermodelle ein.

          Ein Prototyp der „X-Plane“ soll Ende 2021 fertiggestellt sein und ein Jahr später über ausgewählte amerikanische Städte fliegen. Der Jet soll in etwa 16 Kilometer Höhe mit maximal 1600 Kilometern pro Stunde (Mach 1,5) fliegen können. Man hofft, den Überschallknall auf ein Geräusch zu reduzieren, das nur so laut ist wie eine zugeschlagene Autotür. Damit könnten Überschallflugzeuge auch über bewohntem Gebiet fliegen. Außer der Nasa und Lockheed Martin arbeiten auch andere Unternehmen an leisen Überschalljets.

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