Was ist die Schallmauer und wie wird sie durchbrochen? -

Ende Januar 2025 führte ein amerikanisches Unternehmen, Boom Supersonic, seinen ersten Überschallflug über Kalifornien durch. Das Demonstrationsflugzeug, XB-1, flog 10 % schneller als die Schallgeschwindigkeit und durchbrach dabei die Schallmauer. Boom Supersonic hofft, dass diese Leistung den Weg für die Entwicklung von Overture ebnen wird, dem ersten kommerziellen Überschallflugzeug des Unternehmens seit der Einstellung der Concorde vor über 20 Jahren. Aber was ist die Schallgeschwindigkeit und wie wird die Schallmauer durchbrochen?

In dieser Galerie bringen wir Sie auf den neuesten Stand dieses außergewöhnlichen Meilensteins und werfen einen Blick auf die historischen Versuche von Testpiloten, die unsichtbare Schallmauer zu durchfliegen.

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Boom Supersonics XB-1 -

Im Januar 2025 durchbrach der Prototyp eines US-amerikanischen Unternehmens die Schallmauer, in einer Demonstration, von der es hofft, dass sie den Weg für einen Nachfolger der Concorde ebnet.

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Ein Meilenstein -

Die XB-1 erreichte diesen Meilenstein auf dem Mojave Air & Space Port in Kalifornien. Während des Testflugs erreichte das Flugzeug eine Höhe von 10.600 m, bevor es auf 1.358 km/h beschleunigte – 10 % schneller als die Schallgeschwindigkeit!

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Furchtloser Flieger -

Die XB-1 wurde von Booms Cheftestpiloten Tristan "Geppetto" Brandenburg geflogen, einem Absolventen der United States Naval Test Pilot School. Er ist nur einer von vielen berühmten Fliegern, die damit beauftragt sind, die Lufttüchtigkeit von Versuchsflugzeugen zu testen und sie über die Schallmauer zu bringen. Aber was genau ist die Schallmauer?

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Was ist die Schallmauer? -

Technisch gesehen ist die Schallmauer ein starker Anstieg des Luftwiderstands, der auftritt, wenn sich ein Flugzeug der Schallgeschwindigkeit nähert.

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Was ist die Schallgeschwindigkeit? -

Die Schallgeschwindigkeit beträgt auf Meereshöhe etwa 1.236 km/h.

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Geschwindigkeit eines Passagierfluges -

Die durchschnittliche Reisefluggeschwindigkeit eines kommerziellen Passagierflugzeugs, das lange Strecken fliegt, beträgt etwa 880-925 km/h.

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Geschwindigkeit eines Kampfflugzeugs -

Moderne Kampfflugzeuge, wie z. B. die F-16, können dagegen Spitzengeschwindigkeiten von 2.100 km/h erreichen.

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Der Überschallknalleffekt -

Diese Geschwindigkeit ist mehr als genug, um die Schallmauer zu durchbrechen. Wenn ein Flugzeug gegen die Schallmauer stößt, entsteht ein Überschallknall. Dieser zeigt an, dass das Flugzeug die Schallgeschwindigkeit überschritten hat.

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Schallmauer -

Der Überschallknall ist genau das – ein Geräusch, das wie ein Donnerschlag klingt. Die Überschall-Stoßwelle wird durch die weiße Wolke veranschaulicht, die sich aufgrund des gesunkenen Luftdrucks und der gesunkenen Temperatur um das Heck des Flugzeugs bildet.

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Die Physik hinter dem Knall -

Anders ausgedrückt: Wenn ein Flugzeug mit weniger als Schallgeschwindigkeit fliegt, sind die von ihm erzeugten Druckwellen (Schallwellen) schneller als ihre Quellen und breiten sich vor dem Flugzeug aus.

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Schallgeschwindigkeit -

Sobald ein Flugzeug jedoch die Schallgeschwindigkeit erreicht, können die Wellen nicht mehr ausweichen. Die Feuchtigkeit in der Luft kondensiert zu Wasserdampf, wenn sie die Schallmauer durchbricht.

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Andere Quellen für einen Überschallknall -

Andere Objekte, die Schallwellen erzeugen, sind natürliche Phänomene wie Vulkanausbrüche, Meteoritenschauer und Erdbeben.

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Kugeln und Peitschenhiebe -

Objekte, die so klein sind wie Kugeln, und einige gewöhnliche Peitschen, z. B. Ochsenziemer, können sich schneller bewegen als der Schall: Das scharfe Knallen einer Peitsche zeigt an, dass die Spitze der Peitsche die Schallgeschwindigkeit überschritten hat.

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Wie wird die Schallmauer durchbrochen? -

Überschallknalle werden meist mit Flugzeugen in Verbindung gebracht. Aber was sind die historischen Ereignisse, die dazu führten, dass die Schallmauer überhaupt durchbrochen wurde?

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Die "Schallgeschwindigkeit" -

Der Begriff "Schallgeschwindigkeit" kam während des Zweiten Weltkriegs in Gebrauch. Er wurde verwendet, um die Auswirkungen der Komprimierbarkeit zu beschreiben, die Piloten von Hochgeschwindigkeits-Jagdflugzeugen zu spüren bekamen.

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Fragen der Komprimierbarkeit -

Komprimierbarkeit ist die Fähigkeit einer Sache, sich unter Druck in ihrem Volumen oder ihrer Größe zu verringern. In der Luftfahrt bezieht sich dies auf eine Reihe von nachteiligen aerodynamischen Effekten, die eine weitere Beschleunigung verhindern.

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Beeinträchtigter Flug -

Die Forscher entdeckten, dass das Phänomen den Flug bei Geschwindigkeiten nahe der Schallgeschwindigkeit zu behindern schien. Diese Schwierigkeiten stellten ein Hindernis für das Fliegen mit höheren Geschwindigkeiten dar und heizten eine öffentliche Debatte darüber an, ob ein Flugzeug mit Piloten jemals sicher die "Schallmauer" überschreiten könnte oder nicht.

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Ernst Mach (1838–1916) -

Das Verhältnis zwischen der Geschwindigkeit einer Strömung oder eines Objekts und der des Schalls wird zu Ehren des österreichischen Physikers Ernst Mach als Mach-Zahl bezeichnet. Jeder Pilot, der Mach 1 erreicht, was eine Geschwindigkeit von mehr als 1.200 km/h bedeutet, wäre der erste, der die Schallmauer durchbricht.

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Erste Versuche -

Bereits 1941 hatten die Briten streng geheime Projekte initiiert, um die Durchbrechung der Schallmauer zu erproben. Aber es war ein amerikanischer Flieger namens Ralph Virden, der dies im November desselben Jahres in einer Vorserienmaschine Lockheed YP-38 Lightning versuchte. Um die für das Durchbrechen der Schallmauer erforderliche Beschleunigung zu erreichen, ging Virden mit seinem Flugzeug in einen steilen Sturzflug über. Er erreichte eine Geschwindigkeit von 860 km/h, bevor die YP-38 auseinanderbrach und ihn auf der Stelle tötete.

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Neue Geschwindigkeitsrekorde in der Luft -

Edward Donaldson, ein Pilot der Royal Air Force, kam dem im September 1946 sehr nahe, als er mit einer Gloster Meteor F.4 einen neuen offiziellen Weltrekord von 989 km/h aufstellte.

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Ein weiterer fehlgeschlagener Versuch -

Geoffrey de Havilland Jr., der Sohn von Geoffrey de Havilland, dem englischen Luftfahrtpionier und Flugzeugkonstrukteur, hätte im selben Monat beinahe den Sieg errungen, als er seine schwanzlose de Havilland DH 108 Swallow mit Mach 0,9 flog, bevor das Flugzeug abstürzte. Sein lebloser Körper wurde 10 Tage später aus dem Meer geborgen.

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Chuck Yeager (1923–2020) -

Im folgenden Jahr wurde der US-Luftwaffenoffizier Chuck Yeager der erste Pilot in der Geschichte, der nachweislich die Schallgeschwindigkeit im Horizontalflug überschritten hat.

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Die Bell X-1 -

Yeager hob am 14. Oktober 1947 am Steuer einer Bell X-1 ab, die er zu Ehren seiner Frau Glamorous Glennis nannte.

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Die Schallmauer wird durchbrochen -

Der Testpilot durchbrach die Schallmauer bei Mach 1,05 in einer Höhe von 13.700 m über der Mojave-Wüste in Kalifornien. Die Luftfahrt war in das Überschallzeitalter eingetreten.

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Ein besseres Verständnis des Überschallflugs -

Im Gefolge von Yeagers Leistung wurde die Wissenschaft des Hochgeschwindigkeitsflugs immer besser verstanden, was schließlich zu der Erkenntnis führte, dass die Schallmauer unter den richtigen Bedingungen leicht durchbrochen werden konnte. In den 1950er Jahren konnten viele Kampfflugzeuge routinemäßig die Schallmauer im Horizontalflug durchbrechen.

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Tupolev Tu-144 -

Die Entwicklung von Überschallflugzeugen begann ernsthaft in den 1960er Jahren. Im Dezember 1968 stellten die Sowjets das erste Überschall-Passagierflugzeug, die Tupolev Tu-144, vor. Im Mai 1970 war sie das erste Verkehrsflugzeug der Welt, das Mach 2 überschritt.

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Concorde -

Der erste Flug der Concorde startete am 2. März 1969 von Toulouse aus. Das anglo-französische Überschallflugzeug konnte mit mehr als doppelter Schallgeschwindigkeit fliegen und stellte einen Weltrekord auf, als es in zwei Stunden, 52 Minuten und 59 Sekunden zwischen New York City und London flog.

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Tu-144 am Boden -

Die Lufttüchtigkeit der Tu-144 wurde in Frage gestellt, nachdem ein Serienflugzeug während der Paris Air Show 1973 abgestürzt war. Sechs Besatzungsmitglieder kamen dabei ums Leben. Im Mai 1978 musste eine zweite Tu-144 eine Notlandung machen, nachdem ein Treibstoffleck zu einem Brand während des Fluges geführt hatte. Bei diesem Vorfall starben zwei Menschen. Beschwerden über die Zuverlässigkeit und den Komfort der Passagiere ließen das Interesse an der Tu-144 sinken, was schließlich zur Einstellung des Tu-144-Programms führte.

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Concorde wird abgesagt -

Die Flugsicherheit der Concorde war bis zum 25. Juli 2000, als der Air-France-Flug 4590 kurz nach dem Start vom Pariser Flughafen Charles de Gaulle abstürzte, einwandfrei. Die Katastrophe führte schließlich dazu, dass die Concorde drei Jahre später eingestellt wurde, und stellte die Zukunft des Überschallflugs in Frage.

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Eine neue Ära der Überschallgeschwindigkeit? -

Jetzt, mehr als zwei Jahrzehnte nach der Tragödie von Paris, steht der Überschallflug nach der erfolgreichen Demonstration des Prototyps XB-1 von Boom Supersonic vor einem Comeback.

Quellen: (Boom Supersonic) (AP News) (Air Force) (San Diego Air & Space Museum) (National Geographic)

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