Jeg rapporterede for nylig om kinesiske planer om at lancere Shenzhou-9 og brugte et lagerbillede af en lang marts-2F raket, der sprængte ud af startpuden. Nafin ville vide, hvad det diamantmønster, der bagved raketten var, var, og ivan3man_at_large sendte svaret: de kaldes chokdiamanter.
Støddiamanter? Det udtryk var på en eller anden måde gled forbi mig, så jeg troede, jeg ville grave mig mere ind i det.
Støddiamanter (alternativt kendt som ”Mach disks”) opstår, når gas forlader en dyse ved supersoniske hastigheder, ved et andet tryk end den udvendige atmosfære. Ved havniveau kan udstødningstrykket være lavere end den tykke atmosfære. Og så i meget høje højder er udstødningstrykket måske højere end den tynde atmosfære.
Så disse chokdiamanter kan vises, ligesom en raket starter, eller i høj højde, når den skifter til supersonisk hastighed.
Et klassisk eksempel er rumfærgen, der sprænger ud, men et andet berømt eksempel er, da Chuck Yeagers X-1-raketplan nåede Mach 1.
Lad os tage eksemplet med en raket, der sprænges af. I dette tilfælde er udstødningstrykket for udstødningen lavere end den udvendige atmosfære, og du får derfor en situation kaldet ”overekspansion”. Gassen kommer ud af raketten ved et lavere tryk, og ventilatorerne udad fra udstødningsdysen i en "ekspansionsventilator". Men den udvendige atmosfære er højere tryk end udstødningsgassen, og komprimerer den derfor indad. Denne forskel i tryk tvinger gassen sammen igen på et specifikt punkt - den første chokdiamant.
(Jeg vil spare dig for al den komplekse væskedynamik på dette tidspunkt.)
Derefter kompenserer gassen og udvides igen til en ny ekspansionsventilator, og derefter tvinges den sammen igen den samme afstand videre fra raketten ved den næste chokdiamant osv. Og så videre. Til sidst overtager atmosfærisk forvrængning og friktion, hvilket udligner udstødningsrørets tryk med den omgivende atmosfære.
Støddiamanter blev oprindeligt opdaget af Ernst Mach, den berømte østrigske videnskabsmand, der arbejdede med væskedynamik.
En anden interessant sidebesked, chokdiamanter ses ikke kun i raketudstødninger. De er også set sprænge ud af vulkaner og artillerikanoner
Der er to gode artikler om Mach-diamanter, hvis du virkelig ønsker at forstå dem mere dybt. Tjek denne artikel fra Aerospace Web og denne fra Allstar Network.
