Wie wird die Schallmauer durchbrochen?

Am 14. Oktober 1947 wurde über dem trockenen Seebett von Muroc in Kalifornien ein kleines orangefarbenes Flugzeug aus dem Bombenschacht einer B-29 in etwa 6.000 m Höhe ausgeklinkt. Sein Pilot, Air-Force-Captain Charles Yeager, zündete die vier Brennkammern des Raketentriebwerks nacheinander und stieg. Auf etwa 13.000 m (43.000 ft) überschritt die Nadel des Machmeters den Wert 1, und die Bodenstationen hörten einen Knall: Die Bell X-1 war das erste Flugzeug, das im Horizontalflug schneller als der Schall flog, mit etwa Mach 1,06, und das ohne die zerstörerischen Erschütterungen, die viele Ingenieure gefürchtet hatten. Der Flug dauerte unter Raketenantrieb nur wenige Minuten, klärte aber eine Frage, die im Krieg bei Sturzflügen Leben gekostet hatte.

Die X-1 war darauf ausgelegt, den transsonischen Bereich zu überstehen, statt ihn zu vermeiden. Ihr Rumpf war einem Geschoss im Kaliber .50 nachempfunden, einer Form, die oberhalb der Schallgeschwindigkeit als stabil bekannt war. Die Tragflächen waren gerade, aber ungewöhnlich dünn, was die Bildung von Verdichtungsstößen verzögerte. Ein Raketentriebwerk gab ihr Schub, der bei hoher Geschwindigkeit nicht abfiel, wie es bei Propellern der Fall ist. Am wichtigsten war das Höhenleitwerk, das sich als Ganzes bewegen ließ: Bei früheren Flugzeugen verlor das angelenkte Höhenruder seine Wirkung, wenn sich davor ein Verdichtungsstoß bildete, und Yeagers Team hatte bei früheren Flügen festgestellt, dass das Trimmen des gesamten Stabilisators die Steuerung wiederherstellte. Dieses Merkmal wurde danach bei jedem Überschallflugzeug zum Standard.

Moderne Überschallflugzeuge nutzen das gleiche Rezept mit besseren Mitteln. Turbojets und Turbofans mit Nachbrenner liefern Schub, der mit der Geschwindigkeit wächst; gepfeilte oder Deltaflügel und schlanke, nach der Flächenregel geformte Rümpfe halten den transsonischen Widerstand beherrschbar; Flugsteuerungscomputer übernehmen die Trimmänderungen. Ein Kampfflugzeug beschleunigt typischerweise im flachen Sturzflug oder Horizontalflug in großer Höhe durch Mach 1, wo die Schallgeschwindigkeit niedriger und die Luft dünner ist, und der Übergang wird hauptsächlich als Änderung der Trimmung und Glättung der Strömung empfunden, nicht als Ruck. Die Concorde führte Passagiere routinemäßig hindurch und beschleunigte über dem Meer, um den Menschen am Boden den Überschallknall zu ersparen, die Druckwelle, die jedem im Überschallflug fliegenden Flugzeug folgt und die weiterhin das Haupthindernis für Überschallflüge über Land darstellt.