Наскоро съобщих за китайските планове за изстрелване на „Шенжоу-9“ и използвах стоково изображение на ракета „Ден март-2F“, взривяваща се от стартовата площадка. Нафин искаше да знае какъв е този диамантен модел, който се крие зад ракетата, и ivan3man_at_large публикува отговора: те са извикани ударни диаманти.
Ударни диаманти? Този термин по някакъв начин се изплъзна покрай мен, така че реших, че ще се спра на още малко.
Ударните диаманти (алтернативно известни като "дискове на Мах") се появяват, когато газът излиза от дюзата със свръхзвукови скорости, при различно налягане от външната атмосфера. На морско равнище налягането на отработените газове може да е по-ниско от гъстата атмосфера. И тогава на много голяма надморска височина налягането на отработените газове може да е по-високо от тънката атмосфера.
Така че тези ударни диаманти могат да се появят точно при излитането на ракета или на голяма надморска височина, когато се измести в свръхзвукова скорост.
Класически пример е взривът на космическа совалка, но друг известен пример е, когато ракетният самолет на Чък Йегер X-1 достигна Mach 1.
Нека вземем примера за взривяване на ракета. В този случай налягането на изхода на изгорелите газове е по-ниско от атмосферата навън и така получавате ситуация, наречена „свръхразширение“. Газът излиза от ракетата при по-ниско налягане, а вентилаторите навън от изпускателната дюза в „вентилатор за разширяване“. Но външната атмосфера е по-високо налягане от отработените газове и така я компресира навътре. Тази разлика в налягането принуждава газта да се свърже отново в конкретна точка - първият ударен диамант.
(В този момент ще ви пощадя цялата сложна динамика на течността.)
Тогава газът компенсира и се разширява отново в нов вентилатор за разширяване и след това се принуждава да се върне отново на същото разстояние по-далеч от ракетата при следващия ударен диамант и т.н., и така нататък. В крайна сметка атмосферните изкривявания и триене поемат, изравнявайки налягането на отработените газове с околната атмосфера.
Ударните диаманти първоначално са открити от Ернст Мах, известният австрийски учен, който е работил върху динамиката на флуидите.
Друга интересна странична бележка, ударните диаманти не се виждат само в ракетните ауспуси. Те също са били видени от взривове от вулкани и артилерийски оръдия
Има две страхотни статии за диамантите на Mach, ако наистина искате да ги разберете по-задълбочено. Вижте тази статия от Aerospace Web и тази от Allstar Network.
