Natuurwetenschappen
Limieten De geluidsbarrière: steeds sneller vliegen
"Met een propellervliegtuig kan de geluidsbarrière NIET worden doorbroken (1944)."
In lucht is de geluidssnelheid ("Mach 1") ongeveer 300 meter per seconde (ruim 1000 km per uur). Met een propellervliegtuig kan men onmogelijk sneller vliegen dan het geluid. De geluidssnelheid is daarvoor een onneembare barrière. Aan het eind van de Tweede Wereldoorlog (1940-1945) kwam men tot dit inzicht. Met een straalmotor (die zuurstof uit de lucht gebruikt) of een raketmotor (die brandstof èn zuurstof meeneemt) kan wel sneller dan het geluid worden gevlogen. Met een turbostraalmotor (turbojet) wordt de lucht door een turbine samengeperst voordat deze met de brandstof wordt gemengd. De uittredende verbrandingsgassen zorgen voor de voortstuwing. Met de juiste stroomlijning kan een straalvliegtuig wèl sneller voortbewegen dan het geluid. De door het vliegtuig samengeperste lucht (de drukgolf) zorgt voor de "supersonische knal". De warmteontwikkeling in de turbine vormt een nieuwe limiet voor de maximumsnelheid, ongeveer Mach 2,5. De 13Concordeturbojets vlogen met een kruissnelheid van Mach 2. Met een ramjetmotor zorgt de snelheid van de ingenomen lucht voor de benodigde samenpersing en is geen turbine nodig. De limiet is hier de snelheid waarmee de brandstof kan worden gemengd, ontstoken en verbrand. Om nog sneller te gaan dan Mach 5 ("hypersonisch") wordt de supersonic combustion ramjet (scramjet) ontwikkeld. De hitte van de samenpersing zou moeten zorgen voor de ontbranding. Ramjetmotoren starten pas boven Mach 2. Een snelheid van Mach 9 is nodig om aan de aardse zwaartekracht te ontsnappen en naar een ruimtestation te vliegen. Voor het heen-en-weer vliegen naar het Internationale Ruimtestation wordt gezocht naar een herbruikbaar ruimte-straalvliegtuig dat kan opstijgen (onder de romp van een turbojetvliegtuig) en landen: project X-43. Dat zou veel goedkoper en veiliger zijn dan de Space Shuttle die met een draagraket in de ruimte moet worden gebracht. Speciale keramische materialen zijn nodig om te voorkomen dat de vliegtuighuid door de luchtwrijving smelt bij terugkeer in de dampkring.
De supersonische knal van een vliegtuig dat hoger vliegt dan 10 km wordt meestal acceptabel gevonden. De SR-17 van de US Air Force (momenteel het snelste operationele straalvliegtuig) veroorzaakt echter bij Mach 3 op 20 km hoogte nog steeds veel klachten: Air Force Sonic Boom shakes the Northwest.
