[/titulek]
Nedávno jsem hlásil na čínských plánech odpálit Shenzhou-9 a použil obrázek rakety Dlouhý pochod-2F odstřelující odpalovací rampu. Nafin chtěl vědět, co je ten diamantový vzor za raketou, a ivan3man_at_large zveřejnil odpověď: jmenují sešokové diamanty.
Šokující diamanty? Ten termín mi nějak proklouzl, tak jsem si řekl, že se do toho ještě pustím.
Šokové diamanty (alternativně známé jako „Machovy disky“) se objevují, když plyn vystupuje z trysky nadzvukovou rychlostí, při jiném tlaku, než má vnější atmosféra. Na hladině moře může být tlak výfukových plynů nižší než hustá atmosféra. A pak ve velmi vysokých nadmořských výškách může být tlak výfukových plynů vyšší než řídká atmosféra.
Tyto šokové diamanty se tedy mohou objevit právě při startu rakety nebo ve vysoké výšce, když přechází do nadzvukové rychlosti.
Klasickým příkladem je odpálení raketoplánu, ale dalším slavným příkladem je, když raketové letadlo X-1 Chucka Yeagera dosáhlo Mach 1.
Šokujte diamanty v X-1 Chucka Yeagera
Vezměme si příklad odpálení rakety. V tomto případě je výstupní tlak výfukových plynů nižší než venkovní atmosféra, takže dochází k situaci zvané „nadměrná expanze“. Plyn opouští raketu pod nižším tlakem a fouká ven z výfukové trysky v „expanzním ventilátoru“. Ale vnější atmosféra má vyšší tlak než výfukové plyny, a tak je stlačuje dovnitř. Tento rozdíl v tlaku tlačí plyn zpět k sobě v určitém bodě – prvním šokovém diamantu.
(V tomto bodě vás ušetřím veškeré složité dynamiky tekutin.)
Potom se plyn kompenzuje a znovu expanduje do nového expanzního ventilátoru a pak je při dalším šokovém diamantu stlačen zpět o stejnou vzdálenost dále od rakety, a tak dále a tak dále. Nakonec převládne atmosférické zkreslení a tření, které vyrovnává tlak výfukových plynů s okolní atmosférou.
Šokujte diamanty za SR-71 Blackbird.
Šokové diamanty původně objevil Ernst Mach, slavný rakouský vědec, který pracoval na dynamice tekutin.
Jedna další zajímavá vedlejší poznámka, šokové diamanty nejsou vidět jen ve výfukech raket. Byli také viděni, jak odstřelují sopky a dělostřelecká děla
Existují dva skvělé články o Machových diamantech, pokud jim opravdu chcete porozumět hlouběji. Podívejte se na tento článek od Letecký web a tento z Síť Allstar .