Die kritische Machzahl ist ein wichtiger Parameter in der Aerodynamik, der die Geschwindigkeit angibt, mit der der Luftstrom über einen Teil eines Flugzeugs Mach 1 erreicht. Dieser Punkt markiert den Beginn von Kompressibilitätseffekten, die sich erheblich auf die Leistung und Sicherheit des Flugzeugs auswirken können.

Kritische Machzahl verstehen

Die kritische Machzahl ist definiert als die niedrigste Machzahl, bei der der Luftstrom über einem beliebigen Teil des Flugzeugs Mach 1 erreicht. Sie variiert je nach Form, Größe und Flugbedingungen des Flugzeugs. Wenn ein Flugzeug diese Geschwindigkeit überschreitet, können sich Stoßwellen bilden, was zu erhöhten Widerstands- und möglichen Steuerungsproblemen führt.

Faktoren, die die kritische Mach-Zahl beeinflussen

Mehrere Faktoren beeinflussen die kritische Machzahl, einschließlich der Geometrie des Flugzeugs, der Oberflächenkrümmung und des Anstellwinkels, typischerweise haben schlanke und stromlinienförmige Formen höhere kritische Machzahlen, was höhere Geschwindigkeiten ermöglicht, bevor Kompressibilitätseffekte auftreten.

Berechnung der kritischen Machzahl

Die häufigste Näherung für die Berechnung der kritischen Machzahl (Mcr) verwendet das maximale Verhältnis von Dicke zu Akkord (t/c) der Profil- oder Flugzeugform:

Mcr ≈ 0,75 × (t/c)

Ein Tragflächenprofil mit einer maximalen Dicke von 12% seiner Sehne (t/c = 0,12) hätte beispielsweise eine ungefähre kritische Machzahl von:

Mcr ≈ 0,75 × 0,12 = 0,09

Anwendung im Flugzeugdesign

Ingenieure verwenden die kritische Mach-Zahl während des Entwurfsprozesses, um sicherzustellen, dass Flugzeuge bei vorgesehenen Geschwindigkeiten sicher arbeiten können. Sie hilft bei der Bestimmung der maximalen Reisefluggeschwindigkeit und informiert über Änderungen an Form und Materialien, um die Stoßwellenbildung zu verzögern und den Luftwiderstand zu reduzieren.