Die Geheimnisse des B2
- Januar 2003 –
Aktualisierung: 8. Dez. 2005
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Ein Film zeigt das MHD-System des B2 im Einsatz.
Wenn man ein Geheimnis bewahren möchte, muss man äußerst wachsam sein. Manchmal dringen jedoch Hinweise durch. Wenn Sie in Ihrem Browser folgende Adresse eingeben:
http://www.is.northropgrumman.com/videos/b2_tx.wmv
können Sie einen 1 Minute und 16 Sekunden langen Film ansehen, der heruntergeladen werden kann (1,9 Megabyte). Dieser zeigt eine Reihe von Aufnahmen des B2 im Flug – nicht des hypersonischen Bombers, sondern des gezeigten Flugzeugs.
Hier ist der entscheidende Ausschnitt:
Überquerung des B2 im transsonischen Bereich über dem Meer. Migration der elektrischen Entladung (MHD) in die Umgebung von Wasserdampf. Isolierte Sequenz, in einen animierten GIF umgewandelt von Christophe Tardy.
Beachten Sie, dass die Lichterscheinung der Entladung nur die obere Fläche des Flugzeugs betrifft.
Der B2 ist mit einem Plasmageneratorsystem ausgestattet, das die Umgebungsluft als MHD-Generator nutzt und ihm ermöglicht, selbst in subsonischer Konfiguration von Plasma umgeben zu sein. Dieses Plasma ist tagsüber nicht sichtbar. Es macht das Flugzeug unsichtbar für Radar, indem es Radarwellen absorbiert und streut. Wenn dieser „Demonstrations-B2“ nicht als solcher gekennzeichnet wäre, würden die Leute sich fragen, denn offensichtlich gilt er als unentdeckbar. Im Film wird dieses „minimal“ ausgeführte MHD-System aktiviert. Normalerweise wäre die elektrische Entladung nicht sichtbar. Doch wenn das Flugzeug über das Meer fliegt, wo die Luft feucht ist, erfolgt ein transsonischer Durchflug. Im Folgenden sehen Sie ein Flügelprofil im transsonischen Zustand. Wenn man sich der Schallgeschwindigkeit nähert, treten Phänomene der „Kompressibilität“ in der Nähe des dicksten Teils des Profils auf (Region durch einen gestrichelten Strich markiert).
Flugzeugflügel und Rumpf im transsonischen Zustand.
In dieser Region tritt eine Kondensation von Wasserdampf auf, die normalerweise nur kurzlebig ist, da Flugzeuge nicht für längere Flüge in diesem transsonischen Bereich konzipiert sind, wo sie außerdem instabil sind. Wenn ein Flugzeug die Schallmauer durchbricht, handelt es sich um eine Geschwindigkeitszone, in der es sich nicht lange aufhält. Gleiches gilt beim Abbremsen. Im Folgenden eine Aufnahme eines F-18, der über dem Meer im transsonischen Bereich fliegt. Es entsteht dann eine veränderliche Nebelbildung, die natürlich weiß ist, da es sich um Wasserdampf handelt.
F-18 führt einen transsonischen Durchflug in feuchter Luft durch.
(Foto von J. Costagliola übermittelt und markiert)
Weitere Fotos des gleichen Phänomens, von Gérard Chenu gemeldet:
Dieser Link führt zu einem Video, das den Durchflug eines Flugzeugs im transsonischen Bereich zeigt. Es ist kein „verrücktes Flugzeug“, sondern ein klassisches Beispiel aus der Fluiddynamik:
http://www.incroyablement.com/images/videos/asf/avionfou.wmv
Im Film, der den B2 zeigt, ergibt sich jedoch etwas völlig anderes. Siehe die beiden folgenden Bilder:
Die elektrische Entladung erfasst den transsonischen Bereich, in dem sich Wasserdampf kondensiert.
Beachten Sie den Reflex der Lichterscheinung auf der Oberseite des Flügels.
Zweites Bild aus dem Film: Die Wasserdampfblase hat ihre maximale Ausdehnung erreicht.
Gleiches gilt für die elektrische Entladung.
Was beobachten wir? Auf der oberen Fläche des Flugzeugs, wo sich das MHD-System befindet – hauptsächlich an den Einlässen der Triebwerke und am Auslass der Düsen – ist die Wasserdampfblase stark leuchtend. Das ist normal. Die Luft, die mit mikroskopischen Tröpfchen von Wasserdampf gefüllt ist, leitet elektrischen Strom besser. Die elektrische Entladung breitet sich daher über diese gesamte Region aus. Offensichtlich emittiert diese Wasserdampfblase Licht, das durch die radiative Entspannung der Moleküle des angeregten Gases entsteht, die durch Kollisionen mit freien Elektronen der Entladung angeregt wurden. Diese Helligkeit ist sehr gedämpft oder gar nicht sichtbar auf der Unterseite des Flugzeugs.
Wie konnte die Luftwaffe solche Bilder durchkommen lassen? Nach unserer Ansicht, weil niemand darauf geachtet hat. Unter normalen Bedingungen (wie bei allen anderen Aufnahmen im Film) ist die elektrische Entladung nicht sichtbar. Sie wurde nur für einen kurzen Moment sichtbar, weil die Kondensation von Wasserdampf beim transsonischen Durchflug die elektrische Leitfähigkeit der Luft plötzlich erhöhte. Diese Bilder wurden einer Firma übergeben, die dann den Film von etwas mehr als einer Minute montierte. Niemand achtete damals besonders auf die ungewöhnliche Farbgebung und Helligkeit der Wasserdampfblase während dieser sehr kurzen Sequenz. Nur ein Fachmann konnte diese Anomalie bemerken.
Moral: Selbst wenn man große Vorsicht walten lässt, bleiben Hinweise immer bestehen.
Auf dem folgenden Bild sehen wir denselben Halo um den B2, aber mit deaktiviertem MHD-System.
Halo aus mikroskopischen Wasserdampftröpfchen um einen B2, der im transsonischen Bereich fliegt.
MHD-System deaktiviert. (Foto von J. Costagliola übermittelt und markiert)
Ein weiteres Bild, übermittelt von Eric Dezoête
Die Wolken im Hintergrund zeigen die Feuchtigkeit der Luft an.
Eingesandt von einem Leser, Laurent Molieras, gefunden auf einer Website der Luftwaffe:
Ein seltsames Bild
Wir finden dieses Thema des Wasserdampfnebels, der sich in der Nähe des Hauptkoppelns eines Flugzeugs im transsonischen Bereich bildet, wieder. Der Leser stellt zwei Fragen, auf die ich im Moment keine Antwort habe.
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Warum tritt dieses Phänomen nicht auch bei den beiden Begleitjägern auf?
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Warum betrifft es nur die Oberseite des Flugzeugs?
Einige Bemerkungen: Die Flugzeuge fliegen in feuchter Luft (über dem Meer). Wir wissen, dass dieses transsonische Phänomen sehr spitz und flüchtig ist und einer relativ schmalen Geschwindigkeitszone entspricht. Es deutet auf ein lokales Phänomen der „Kompressibilität“ hin, kurz vor der Entstehung von Stoßwellen um einen Körper. Für eine vollständige Beschreibung müsste man auch einen Zustand erwähnen, in dem die Luftdichte nicht nur ihren Druck, sondern auch ihre Dichte ändern kann (also „Kompressibilität“ und „Entkompressibilität“). Man könnte auch sagen, dass nichts aussagt, dass die drei Flugzeuge exakt mit derselben Geschwindigkeit fliegen. Der B2 könnte die beiden Jäger einholen. Doch diese Annahme erscheint unwahrscheinlich. Schließlich könnte der B2, der breiter ist als die Begleitjäger, dieses Phänomen vor den beiden anderen Flugzeugen erleben. So könnte die Kondensation bereits am B2 auftreten, bevor sie sich bei den beiden schmaleren Flugzeugen zeigt. Schließlich könnten auch Fachleute aus der Fluiddynamik, die besser mit dem Phänomen der Kondensation durch Kompressibilität vertraut sind, erklären, warum dieses Phänomen nur an der Oberseite auftritt. Dennoch bleibt etwas Seltsames. Betrachten wir die Fluglage der verschiedenen Flugzeuge:
Der B2 wird als Flugzeug betrachtet, das sich an der unteren Grenze der Schallgeschwindigkeit bewegt. In einem solchen Flugzustand sollte er mit geringen Anstellwinkeln fliegen, wie die Abbildung von Dezoëte oben gezeigt wird. Doch hier scheint sein Anstellwinkel relativ groß zu sein. Wenn er horizontal fliegt, wäre seine Geschwindigkeit deutlich unter der transsonischen Geschwindigkeit. Doch es ist nicht gesagt, dass er so fliegt. Er könnte sich möglicherweise im Aufstieg im transsonischen Bereich befinden, und der Pilot hat gerade am Steuer gezogen. Diese Bemerkung gilt auch für das zweite Flugzeug im Hintergrund, nicht jedoch für das dritte, das ...