Pred kratkim sem poročal o načrtih Kitajske za izstrelitev Shenzhou-9 in uporabil zalogo slike rakete Long March-2F, ki je eksplodirala z izstrelitve. Nafin je želel vedeti, kaj je tisti diamantni vzorec, ki stoji za raketo, in ivan3man_at_large je objavil odgovor: poklicani so udarni diamanti.
Šokantni diamanti? Izraz je nekako zdrsnil mimo mene, zato sem mislil, da se bom še malo poglobil v to.
Udarni diamanti (imenovani tudi Machovi diski) se pojavijo, ko plin izstopa iz šobe pri nadzvočnih hitrostih, pod drugačnim pritiskom kot zunanja atmosfera. Na ravni morja je lahko tlak izpušnih plinov nižji od debele atmosfere. Potem je na zelo velikih nadmorskih višinah lahko tlak izpušnih plinov višji od tanke atmosfere.
Tako se lahko ti udarni diamanti pojavijo ravno pri vzletu rakete ali na visoki nadmorski višini, ko se preusmeri v nadzvočno hitrost.
Klasičen primer je eksplozija vesoljskega šatla, še en znan primer pa je, ko je raketno letalo Chuck Yeagerja X-1 doseglo Mach 1.
Vzemimo primer eksplozije rakete. V tem primeru je izhodni tlak izpušnih plinov nižji od zunanje atmosfere, zato dobite situacijo, imenovano "prekomerna širitev". Plin izpušča raketo pri nižjem tlaku, ventilatorji pa zunaj izpušne šobe v "ventilatorju za razširitev". Toda zunanja atmosfera je višji tlak kot izpušni plini in ga tako stisne navznoter. Ta razlika v tlaku prisili plin nazaj v točno določeno točko - prvi udarni diamant.
(Na tem mestu vam bom privoščil vso kompleksno dinamiko tekočine.)
Potem se plin izravna in razširi v nov ekspanzijski ventilator, nato pa se pri naslednjem udarnem diamantu spet oddalji na isto razdaljo naprej od rakete in tako naprej. Sčasoma prevzamejo atmosferska popačenja in trenje, kar izenači tlak izpušnih plinov z okolico.
Šokantne diamante je prvotno odkril Ernst Mach, slavni avstrijski znanstvenik, ki je delal na dinamiki tekočin.
Še ena zanimiva stranska nota: udarni diamanti niso vidni samo v raketnih izpuhih. Opazili so jih tudi, kako eksplodirajo vulkani in topništvo
Obstajata dva odlična članka o Machovih diamantih, če jih resnično želite globlje razumeti. Oglejte si ta članek iz Aerospace Web in ta iz Allstar Network.
