Πρόσφατα ανέφερα σχετικά με τα κινέζικα σχέδια για εκτόξευση του Shenzhou-9 και χρησιμοποίησα μια μετοχική εικόνα ενός πυραύλου Long March-2F που εκτοξεύεται από το μαξιλάρι εκτόξευσης. Ο Νάφιν ήθελε να μάθει τι ήταν αυτό το μοτίβο διαμαντιών πίσω από τον πύραυλο και ο ivan3man_at_large δημοσίευσε την απάντηση: ονομάζονται διαμάντια σοκ.
Διαμάντια σοκ; Αυτός ο όρος είχε περάσει κάπως πέρα από μένα, οπότε σκέφτηκα ότι θα το σκάσω περισσότερο.
Τα διαμάντια σοκ (εναλλακτικά γνωστά ως "δίσκοι Mach") εμφανίζονται όταν το αέριο εξέρχεται από ένα ακροφύσιο με υπερηχητικές ταχύτητες, σε διαφορετική πίεση από την εξωτερική ατμόσφαιρα. Στο επίπεδο της θάλασσας, η πίεση εξάτμισης μπορεί να είναι χαμηλότερη από την παχιά ατμόσφαιρα. Και μετά σε πολύ μεγάλα υψόμετρα, η πίεση εξάτμισης μπορεί να είναι υψηλότερη από τη λεπτή ατμόσφαιρα.
Αυτά τα διαμάντια σοκ μπορούν να εμφανιστούν ακριβώς όπως ένας πύραυλος απογειώνεται ή σε μεγάλο υψόμετρο όταν μετατοπίζεται σε υπερηχητική ταχύτητα.
Ένα κλασικό παράδειγμα είναι το διαστημικό λεωφορείο που εκτοξεύεται, αλλά ένα άλλο διάσημο παράδειγμα είναι όταν το πύραυλο X-1 του Chuck Yeager έφτασε στο Mach 1.
Ας πάρουμε το παράδειγμα ενός πυραύλου. Σε αυτήν την περίπτωση, η πίεση εξόδου της εξάτμισης είναι χαμηλότερη από την εξωτερική ατμόσφαιρα, και έτσι έχετε μια κατάσταση που ονομάζεται «υπερέκταση». Το αέριο εξέρχεται από τον πύραυλο σε χαμηλότερη πίεση, και οι ανεμιστήρες προς τα έξω από το ακροφύσιο εξάτμισης σε έναν «ανεμιστήρα διαστολής». Αλλά η εξωτερική ατμόσφαιρα είναι υψηλότερη πίεση από τα καυσαέρια, και έτσι το συμπιέζει προς τα μέσα. Αυτή η διαφορά πίεσης αναγκάζει το αέριο να επιστρέψει μαζί σε ένα συγκεκριμένο σημείο - το πρώτο διαμάντι σοκ.
(Θα σας ελευθερώσω όλη τη σύνθετη δυναμική υγρών σε αυτό το σημείο.)
Στη συνέχεια, το αέριο αντισταθμίζει και επεκτείνεται ξανά σε έναν νέο ανεμιστήρα επέκτασης, και στη συνέχεια αναγκάζεται να επιστρέψει μαζί στην ίδια απόσταση πιο μακριά από τον πύραυλο στο επόμενο διαμάντι σοκ, και ούτω καθεξής και ούτω καθεξής. Τελικά η ατμοσφαιρική παραμόρφωση και τριβή αναλαμβάνει, εξισώνοντας την πίεση του καυσαερίου με την ατμόσφαιρα περιβάλλοντος.
Τα διαμάντια σοκ αρχικά ανακαλύφθηκαν από τον Ernst Mach, τον διάσημο Αυστριακό επιστήμονα που ασχολήθηκε με τη δυναμική των ρευστών.
Ένα άλλο ενδιαφέρον σημείωμα, τα διαμάντια σοκ δεν εμφανίζονται μόνο σε εξάτμιση πυραύλων. Έχουν επίσης δει ότι εκρήγνυνται από ηφαίστεια και πυροβόλα όπλα
Υπάρχουν δύο υπέροχα άρθρα για τα διαμάντια Mach αν θέλετε πραγματικά να τα καταλάβετε πιο βαθιά. Δείτε αυτό το άρθρο από το Aerospace Web και αυτό από το Allstar Network.
