Stärke fokussierter Überschallknalle am Beispiel eines geradlinigen Fluges in konstanter Höhe

Übersicht

Für das Beispiel eines geradlinigen, beschleunigten Fluges in konstanter Höhe (homogene Atmosphäre) werden zunächst die Orte von Superbooms am Boden im Rahmen der geometrischen Akustik berechnet. Eine einfache Ungleichung erlaubt Aussagen darüber, unter welchen Umständen solche fokussierten Überschallknalle überhaupt entstehen können. Anschließend wird ein Ausdruck für den Drucksprung eines Superbooms hergeleitet und der Fokusfaktor eingeführt, welcher angibt, um wieviel stärker ein Superboom ist als ein nichtfokussierter Überschallknall, der am gleichen Ort beim unbeschleunigten Flug mit derselben Machzahl hervorgerufen werden würde. Vergleiche mit Experimenten ergeben eine sehr zufriedenstellende Übereinstimmung.

Summary

For the example of a straight, accelerated level flight in constant height (homogeneous atmosphere) the positions of superbooms on the ground are calculated with the help of geometric acoustics. A simple inequality is derived which has to be satisfied by the flight parameters in order to produce such focused sonic booms at all. Finally, an expresion for the pressure jump of a superboom is given, and a focus factor is defined as the pressure jump of the superboom divided by the pressure jump of a sonic boom at the same place generated by a level flight with the same Mach number. Comparisons with experiments show a very satisfactory agreement.