Uitschuifbare punt maakt vliegtuigneus minder luidruchtig

Een teststraaljager van Nasa, met op de neus een uitschuifbare punt. Deze moet de schokgolven afzwakken die ontstaan bij supersone snelheden, en zo de herrie verminderen. Foto Nasa Nasa

Een telescopisch uitschuifbare staaf op de neus van snelle straaljagers moet de herrie tenietdoen die ontstaat wanneer ze sneller dan het geluid gaan. De acht meter lange antenneachtige staaf is twee weken geleden voor het eerst getest bij supersone snelheden (dus hoger dan de geluidssnelheid) met een teststraaljager van de Nasa. Naar geluidsreducerende effecten is nog niet gekeken. Voorlopig was de vraag of de constructie sterk genoeg was om deze snelheden te overleven – en dat was het geval.

Als een vliegtuig sneller dan het geluid passeert, zelfs kilometers hoog, dan zijn op de grond zeer kort na elkaar twee knallen hoorbaar. Die knallen ontstaan doordat rond een supersoon vliegtuig een complex schokgolfpatroon ontstaat dat op enige afstand leidt tot twee sterke schokgolven: één aan de voorkant van het toestel en één erachter. De luchtdruk voor zo’n schokgolf is veel lager dan de druk erachter, en die plotselinge verandering in luchtdruk veroorzaakt de knal.

Afhankelijk van de hoogte, grootte en snelheid van het vliegtuig kunnen de twee knallen op de grond keihard zijn. Daarom verbieden de luchtvaartautoriteiten het om boven land sneller dan het geluid te vliegen (aan de grond is de geluidssnelheid ruim 1.200 kilometer per uur). Vliegtuigbouwer Gulfstream ziet echter een markt in supersone zakenjets, en probeert dus de negatieve geluidseffecten te reduceren. Gulfstream ontwikkelde daarom de Quiet Spike – letterlijk stille spijker – een staaf met een maximale lengte van acht meter. Dat is lang voor een testvliegtuig met een lengte van nog geen twintig meter. Volgens Gulfstream produceert de spijker, die bestaat uit drie telescopische secties, drie kleinere schokgolven: één bij elke sectieovergang. Dit verzwakt de sterke schokgolf die normaal bij de neus van het vliegtuig ontstaat. Het zou op de grond vier plofjes leveren (drie van de spike en één van de neus) in plaats van één keer ‘boem’.

Maar ingenieur Willem Bannink, aerodynamicus aan de Technische Universiteit Delft heeft zijn twijfels. Geluidsreductie is theoretisch mogelijk, denkt hij, mede door de enorme lengte van de spijker. Maar het is volgens hem moeilijk om te voorkomen dat de vier schokgolven samen toch weer één golf vormen. Bovendien beïnvloedt de spijker ook de schokgolven die op de vleugelranden ontstaan. Daarmee wordt de herrie verder beperkt, maar het gevaar is dat de vliegeigenschappen afnemen.

Ten slotte, zegt Bannink, blijft achter het toestel hoogstwaarschijnlijk wel een sterke golf bestaan, dus in het beste geval hoor je op de grond vier keer ‘plof’, gevolgd door een laatste ‘boem’. Het is aan Gulfstream om aan te tonen dat dat minder hinderlijk is.

Wouter Hylkema