Sinds de Concorde in 2003 uit de vaart werd genomen, is geen enkel commercieel vliegtuig sneller dan het geluid gegaan. Hoewel hogere snelheden tot snellere reistijden kunnen leiden, hebben fabrikanten in het verleden geen verder onderzoek gedaan naar deze vorm van vervoer. Maar waarom is dat zo?
Wat is de geluidssnelheid?
Supersonische snelheid treedt op wanneer een voorwerp sneller reist dan de geluidssnelheid (Mach 1) – 1.236 km/u. De Concorde kon een snelheid bereiken die meer dan twee keer zo hoog was als de geluidssnelheid, met een snelheid van Mach 2,04 (2.180 km/u). Zodra een object Mach 1 overschrijdt, buigt het de geluidsgolven die het produceert, dit veroorzaakt de welbekende “Sonic Boom”.
Begin vorig jaar schokte een mysterieuze “sonic boom” in New Jersey de bewoners, van wie velen dachten dat het een aardbeving was. De vluchten met de Concorde werden voor diezelfde reden beperkt tot trans-Atlantische routes vanwege het geluidsoverlast, hierdoor werd het vliegtuig ook gedwongen om boven land langzamer te vliegen.
Regels voor supersonisch vliegen
De Federal Aviation Administration (FAA) voerde in de jaren zeventig voorschriften in voor supersonisch vliegen, kort nadat de Concorde het luchtruim had getrotseerd. Als onderdeel van de Aircraft Noise Abatement Act is het vliegtuigen verboden om met een snelheid van Mach 1 over het land van de V.S. te vliegen. De FAA heeft echter in maart vorig jaar zijn standpunt over supersonisch vliegen herzien als onderdeel van een nieuw voorstel die de terugkeer van commerciële supersonische vluchten mogelijk zouden maken.
Milieuactivisten hebben de nieuwe voorstellen veroordeeld en beweren dat supersonische vliegtuigen grote schade zullen aanrichten door het toegenomen brandstofverbruik en de geluidshinder. De International Council on Clean Transportation stelt dat supersonische jets tot zes keer meer brandstof verbruiken dan conventionele commerciële vliegtuigen.
Supersonisch vliegen
Geluid, in verband met vliegtuigen en hun beweging door de lucht, is niets meer dan drukveranderingen in de lucht. Het is alsof je een steen in het water laat vallen en de golven vanuit het midden naar buiten ziet stromen. Als een vliegtuig door de lucht vliegt, creëert elk punt op het vliegtuig dat een verstoring veroorzaakt geluidsenergie in de vorm van drukgolven. Deze drukgolven stromen van het vliegtuig weg met de snelheid van het geluid. De geluidssnelheid verandert met de temperatuur, en neemt toe naarmate de temperatuur stijgt.
Wanneer een vliegtuig met subsonische snelheden vliegt, heeft alle lucht die rond het vliegtuig stroomt een snelheid die lager is dan de geluidssnelheid. Houd er rekening mee dat de lucht versnelt wanneer hij over bepaalde delen van het vliegtuig stroomt, zoals de bovenkant van de vleugel, hierdoor kan bij een vliegtuig dat 500 km/u vliegt, de lucht over de bovenkant van de vleugel een snelheid van 600 km/u bereiken.
Wanneer een vliegtuig met transsone snelheid vliegt, ervaart een deel van het vliegtuig een subsonische luchtstroom en een deel een supersonische luchtstroom. Tijdens een transsonische vlucht kunnen stabiliteitsproblemen optreden, omdat de schokgolf ertoe kan leiden dat de luchtstroom zich van de vleugel losmaakt. Ook is de weerstand hier heel groot vergeleken met subsonische- en supersonische snelheden. De schokgolf veroorzaakt ook een verschuiving van het aangrijppunt van de lift naar achteren, hierdoor zal de neus naar beneden hellen.
Wanneer een vliegtuig met supersonische snelheden vliegt, ondergaat het gehele vliegtuig een supersonische luchtstroom. Bij deze snelheid heeft de schokgolf die zich tijdens de transsonische vlucht boven op de vleugel vormde, zich helemaal naar achteren verplaatst en zich aan de achterrand van de vleugel gehecht.
Problemen met supersonisch vliegen
Een van de problemen tijdens hogesnelheidsvluchten is de hitte die zich op het oppervlak van het vliegtuig opbouwt als gevolg van luchtwrijving. Wanneer de SR-71 Blackbird met een snelheid van Mach 3.5 vliegt, kan de temperatuur van het oppervlak oplopen van 230 °C tot meer dan 540 °C. Om deze hoge temperatuur te weerstaan, werd het vliegtuig gebouwd van een titaniumlegering, in plaats van de traditionele aluminiumlegering. Het supersonische transportvliegtuig Concorde was oorspronkelijk ontworpen om Mach 2.2 te halen, maar zijn kruissnelheid werd teruggebracht tot Mach 2.0 vanwege structurele problemen als gevolg van aerodynamische verhitting. Indien in de toekomst vliegtuigen worden gebouwd die in staat zijn hypersone (harder dan Mach 5) vluchten te maken, is dit een van de obstakels die moet worden overwonnen.
