Om de snelheid van straaljagers aan te geven, gebruikt men de term Mach. Mach 1 is gelijk aan de geluidssnelheid (dit is ongeveer 1224 km/uur). Mach 2 is tweemaal de geluidssnelheid, enzovoorts. In de figuur zijn alle combinaties van hoogte en snelheid waarmee een F-15-straaljager veilig kan vliegen, grijs weergegeven.
de snelheid van een object ten opzichte van het onverstoorde medium (relatieve snelheid). In het geval van lucht is de relatieve snelheid van een object met een grondsnelheid van 300 m/s maar met 10 m/s tegenwind gelijk aan 310 m/s; met 10 m/s meewind is de relatieve snelheid gelijk aan 290 m/s.
Bij droge lucht (met relatief weinig waterdamp) met een temperatuur van 0 °C is dat 331 m/s ofwel 1191,6km/h. In vloeistoffen en vaste stoffen is de geluidssnelheid meestal hoger. In water bijvoorbeeld plant geluid zich voort met een snelheid van circa 1510 m/s; in hout is dat circa 3300 m/s; in staal circa 5800 m/s.
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).
Met een Mach 3.3 (2.532 mijl per uur) is Lockheed SR-31 Blackbird momenteel de snelste jet ter wereld. Om de Blackbird te verslaan, ontwikkelt Hermeus Chimera-motoraangedreven Quarterhorse-vliegtuigen die waarschijnlijk zullen vliegen met Mach 4 (3.069 mph).
Het doorbreken van de geluidsbarrière gaat samen met een schokgolf. Dit is op korte afstand hoorbaar, vaak als 2 knallen omdat de voor- en achterkant van het vliegtuig door de geluidsbarrière gaan. Door de doorgaans korte tijd tussen de 2 knallen, wordt meestal maar 1 doffe dreun (sonic boom) waargenomen.
Geluid kan zich in principe door ieder medium verplaatsen. Door lucht, maar ook bijvoorbeeld door water en staal.
Molecuuldichtheid bepaalt snelheid
Geluid reist ook door vloeistoffen en vaste stoffen. Hoe korter de afstand tussen de moleculen in het materiaal, hoe sneller het geluid gaat. Zo gaat geluid in water vier keer zo snel als in lucht.
Dat is de blauwe vinvis, die kan geluiden maken tot wel 180 decibel. De geluiden kunnen zelfs 800 kilometer verder nog worden waargenomen. De blauwe vinvis is niet alleen de winnaar van de hardste geluidencompetitie, het is ook nog eens het grootste dier ter wereld.
Snelheid en vorm
Moderne straaljagers zijn meestal supersonisch en bereiken meestal een topsnelheid van ongeveer Mach 2. Verder hebben ze in verhouding tot hun gewicht een grote stuwkracht waardoor ze direct na het opstijgen bijna verticaal kunnen klimmen.
De maximale vlieghoogte van een F-16 is 15.240 meter. Met een normaal verkeersvliegtuig zit je meestal op zo'n 11 kilometer hoogte in de lucht. Met volle tanks -die onder de vleugels hangen (dat zijn dus geen bommen!)- kan een F-16 een afstand van 3.890 kilometer afleggen.
Straalvliegtuigen hebben gewoonlijk een luchtsnelheid nodig van 130-155 knopen (250–290 km/h); lichtere vliegtuigen zoals de Cessna 150 hebben genoeg aan 55 knopen (100 km/h), terwijl ultralights met een nog lagere snelheid af kunnen.
NASA's X43A heeft als eerste vliegtuig, weliswaar zonder piloot, 7000 mijl per uur gevlogen(11265 km/u). Dat ligt net iets onder de magische grens van 10 keer de snelheid van het geluid. (9,8 om precies te zijn).
Deze scramjet zou Mach 10 hebben gehaald, 11.000 kilometer per uur of tien keer de snelheid van het geluid. Nooit voorheen is die snelheid door een vliegtuig bereikt. Daarna plofte het onbemande raketvliegtuig zoals voorzien in de Stille Oceaan.
Ter vergelijking: de huidige verkeersvliegtuigen vliegen met Mach 0,8 tot 0,95, net tegen de geluidsbarrière aan dus. "In de buurt van geluidssnelheid gaan er rare windeffecten rond de vleugels optreden", vertelt een gezagvoerder van een Boeing 737 van Transavia aan Bright. "Je verliest dan de lift.
De snelheid waarmee het geluid zich verplaatst is afhankelijk van de tussenstof. In de tabel zie je enkele voorbeelden. De geluidssnelheid is het grootst in vaste stoffen (steen, koper, glas), in vloeistoffen (water) minder groot en in gassen (lucht) het kleinst.
De luchttemperatuur heeft invloed op hoe geluidsgolven zich voortbewegen. Geluid beweegt sneller in warme lucht omdat koelere lucht een grotere dichtheid heeft. Ook buigen geluidsgolven af richting lagere temperaturen. Normaal gesproken is overdag de lucht in hogere luchtlagen kouder dan aan de grond.
Deze is afhankelijk van bijvoorbeeld de temperatuur, saliniteit en druk maar is onafhankelijk van de eigenschappen van het geluid zelf. In een typische oceaanomgeving is de lokale geluidssnelheid ongeveer 1500m/s. In de lucht is dit amper 340m/s. Twee eigenschappen van geluidsgolven zijn de golflengte en de frequentie.
Minerale wol, glaswol, inblaaswol en steenwol zijn de meest effectieve geluidsabsorptie om geluidsoverdracht en nagalm te verminderen. De open vezelstructuur van minerale wol zorgt namelijk voor een zeer goede absorptie van geluid.
In werkelijkheid is water juist een prima medium voor geluid om zich te verplaatsen. Doordat het een hoge moleculaire dichtheid heeft, reizen geluidsgolven door water ongeveer vijf keer zo snel als door de lucht. In water kan geluid dan ook veel grotere afstanden afleggen dan in lucht.
Poreuze oppervlakken absorberen meer geluid (vooral hoge tonen) dan harde (niet poreuze) oppervlakken. Een voorbeeld van deze poreuze isolatiematerialen zijn bijvoorbeeld rotswol, glaswol, minerale wol of houtvezel. Rotswol bevat veel massa per m3 en biedt daarom een betere geluidsisolatie dan bijvoorbeeld glaswol.
Vliegtuigen gaan bij 1234,8 kilometer per uur door de geluidsbarrière, maar dat is maar een fractie van de echte topsnelheid van geluid. Onder ideale omstandigheden moet geluid meer dan honderd keer zo snel kunnen: 129.600 kilometer per uur.
Een vliegtuig heeft bij het opstijgen een grondsnelheid van ong. 360 km/u., bij het landen ong. 280 km/u. en in de lucht varieert de snelheid tussen de 800 en 1000 km/u.
Waardoor ontstaat vliegtuiggeluid
Tijdens de start maakt de motor meer geluid dan tijdens de landing. Omdat een vliegtuig met hoge snelheid door de lucht beweegt, ontstaat er aerodynamisch geluid. Meer snelheid betekent meer wrijving tussen de lucht en het vliegtuig, en dus ook meer geluid.
