Trilt een voorwerp bij hoge snelheid uit elkaar?

Question

Ik heb gelezen dat vliegtuigen die zeer hoge snelheden bereiken, (in dit geval de SR-71 "Blackbird") uit elkaar kunnen trillen door luchtdeeltjes die tegen het vliegtuig botsen. Is dit ook echt mogelijk? En is dit ook echt gebeurd bij een dergelijk vliegtuig?

 · Accepted Answer

Er zijn twee problemen voor zover ik kan zien, aerodynamische verwarming, wat vooral bij gedeeltes van het vliegtuig die direct aan de luchtstroom zijn blootgesteld. Er is een zone met stilstaande lucht die als het ware plakt vlak voor het vliegtuig, en een zone waarin de atmosferische lucht wordt afgeremd en zijn kinetische energie verliest. Dat kan ook als adiabatische compressie worden gezien, maar het komt er op neer dat er erg hete lucht vlak voor de randen van het vliegtuig zit en deze randen worden door geleiding  in het stilstaande luchtlaagje verhit. Dat maakt duraluminium voor supersonische vluchten ongeschikt omdat het aluminium dan te plastisch wordt.

Het effect dat je bedoelt is iets, een resonantie in het vliegtuig die flutter wordt genoemd. Hierdoor is twee keer een vliegtuig neergestort, maar dat is al wel een heel lang geleden, het werd veroorzaakt door een stijve vleugel en een motorophanging die vibraties gaf die in de buurt van die van de vleugel kwamen. Bij supersone objecten, werd het probleem ontdekt, doordat de eerste 70 V2 raketten van de Nazi's neerstortten toen ze weer met supersone snelheid in de atmosfeer terugkwamen (geluk bij een ongeluk). Flutter is een complex probleem omdat de resonanties van een systeem met object en langsstromende lucht bekeken moet worden bij verschillende snelheden. Tegenwoordig worden daar om alle effecten te simuleren supercomputers voor gebruikt.

escape · Answer

Dat is één van de mogelijkheden. Vliegtuigen die ver boven hun toegelaten maximum snelheid vliegen vallen of trillen uit elkaar.  Uit elkaar vallen, omdat er krachten komen te staan op onderdelen waaronder ze gewoonweg bezwijken. Maar er zullen zich ook zeker fatale trillingen voordoen. Onderdelen zullen in resonantie raken, iets dat uitgesloten is bij de normale snelheid. Kortom, het toestel trilt kapot en scheurt uit elkaar.

 · Answer

Bij sterke trillingen ontstaat (vaak) hitte door frictie in het materiaal.
Juist de temperatuurverhoging is -naast materiaalmoeheid- er de reden van dat dingen uit elkaar vallen bij hoge snelheden.
De SR71 werd meer dan 120 graden celsius bij mach 3+ terwijl het "buiten" onder de -50 graden is op sommige hoogten.
Trillingen kunnen alhoewel miniem redelijk hoog van frequentie zijn en daarbij ontstaat soms enorme hitte.

Toegevoegd na 23 minuten:
Ook in het luchtledige echter kan trilling de oorzaak zijn van defecten.
Deze ontstaan tijdens versnellen en vertragen maar ook door de inwerking van oa. zonnewind.

Een van de meest inerte stoffen tegen trillingen is - verrassend genoeg- PMMA  beter bekend als plexiglas bij temperaturen rond de 20 graden.

Men heeft vliegwielen gemaakt van tal van stoffen maar die gemaakt zijn van PMMA halen zo een beetje de grootste energiedichtheid omdat die , ondanks de geringe dichtheid veel meer omtreksnelheid kan doorstaan als bijvoorbeeld staal .

Immers op het moment dat een vliegwiel te snel gaat draaien , vervormt het materiaal en vliegt dan door trillingen/onbalans uit  elkaar.

Overigens was de SR51 gemaakt voor hoge temperaturen, als hij op de grond stond lekte hij brandstof uit de naden om eenmaal op snelheid , nauwkeurig te sluiten.

Zelf vind ik het het mooiste vliegtuig wat de mens gebouwd heeft maar zijn bizarre mogelijkheden en eigenschappen maakten hem
tot een onbruikbare prima donna.

Toegevoegd na 34 minuten:
Hoe louter trillingen kunnen verhitten laat zich uittesten met de kleinen piezo rookmakertjes die in sommige kamerfonteintjes en waterpartijtjes zitten.

Neem daarvoor het cilindertje ontkoppelt van zijn voeding uit het water.
Zet hem in een dikwandig glas en vul deze met koud water tot ongeveer 7cm boven het rookapparaatje.
Zet hem vervolgens aan. neen een stukje plastic en houd deze onder water ongeveer 3-5cm boven de rookmaker waar normaal gesproken het waterstraaltje uit het water komt.
Op het juiste punt (precies boven het messing piezo plaatje zul je zien dat het kunststof smelt en er zelfs een gat in te branden is.
Dat gebeurt dus onder water in het brandpunt van de trillingen.
Houd op dat punt NIET je vinger want je loopt een stevige verbranding op. Ik heb dit met polycarbonaat gedaan, een stof die smelt BOVEN 100 graden....
Dus de waterkoeling is niet eens in staat de trillinghitte snel genoeg af te voeren.
De rook die het apparaatje produceert is dan ook gecondenseerde waterdamp.

Trilt een voorwerp bij hoge snelheid uit elkaar?

Het beste antwoord

Andere antwoorden (2)

Weet jij het beter..?