Jag rapporterade nyligen om kinesiska planer på att lansera Shenzhou-9 och använde en lagerbild av en Long March-2F-raket som sprängde från startplattan. Nafin ville veta vad det diamantmönstret bakom raketen var, och ivan3man_at_large publicerade svaret: de heter chock diamanter.
Chock diamanter? Den termen hade på något sätt glidit förbi mig, så jag trodde att jag skulle gräva in det mer.
Stötdiamanter (alternativt känd som ”Mach-skivor”) uppstår när gas lämnar ett munstycke med supersoniska hastigheter, med ett annat tryck än den yttre atmosfären. Vid havsnivån kan avgasstrycket vara lägre än den tjocka atmosfären. Och sedan i mycket höga höjder kan avgasstrycket vara högre än den tunna atmosfären.
Så dessa chockdiamanter kan visas precis som en raket tar fart, eller i hög höjd när den växlar till supersonisk hastighet.
Ett klassiskt exempel är rymdfärjan som sprängs av, men ett annat känt exempel är när Chuck Yeagers rakettplan X-1 nådde Mach 1.
Låt oss ta exemplet med en raket som sprängs av. I det här fallet är avgasens utgångstryck lägre än den yttre atmosfären, och så får du en situation som kallas ”överutvidgning”. Gasen lämnar raketen vid ett lägre tryck och fläktar utåt från avgasmunstycket i en "expansionsfläkt". Men den yttre atmosfären är högre tryck än avgaserna, och komprimerar den inåt. Denna tryckskillnad tvingar gasen tillbaka igen vid en specifik punkt - den första chockdiamanten.
(Jag kommer att skona dig all den komplexa vätskedynamiken vid denna punkt.)
Sedan kompenserar gasen och expanderar igen till en ny expansionsfläkt, och sedan tvingas den tillbaka ihop samma avstånd längre bort från raket vid nästa chockdiamant, och så vidare. Så småningom tar atmosfärisk snedvridning och friktion över, och utjämnar trycket på avgasröret med den omgivande atmosfären.
Stötdiamanter upptäcktes ursprungligen av Ernst Mach, den berömda österrikiska forskaren som arbetade med vätskedynamik.
En annan intressant sidoanmärkning, chockdiamanter ses inte bara i raketavgaser. De har också sett sprängas av vulkaner och artilleripistoler
Det finns två fantastiska artiklar om Mach-diamanter om du verkligen vill förstå dem mer djup. Kolla in den här artikeln från Aerospace Web och den här från Allstar Network.
