Недавно я сообщил о планах Китая по запуску «Шэньчжоу-9» и использовал изображение ракеты «Длинный март-2F», взрывающейся со стартовой площадки. Нафин хотел знать, что это за ромб, идущий позади ракеты, и ivan3man_at_large опубликовал ответ: их называют ударные алмазы.
Шок алмазов? Этот термин каким-то образом ускользнул от меня, поэтому я подумал, что еще углублюсь в него.
Ударные алмазы (также известные как «диски Маха») возникают, когда газ выходит из сопла со сверхзвуковыми скоростями и давлением, отличным от давления внешней атмосферы. На уровне моря давление выхлопных газов может быть ниже, чем в густой атмосфере. И тогда на очень больших высотах давление выхлопных газов может быть выше, чем в разреженной атмосфере.
Таким образом, эти ударные алмазы могут появляться как при взлете ракеты, так и на большой высоте, когда она движется со сверхзвуковой скоростью.
Классическим примером является запуск космического челнока, но другой известный пример - когда ракета Чака Йегера достигла Маха 1.
Давайте возьмем пример взрыва ракеты. В этом случае выходное давление выхлопа ниже, чем внешняя атмосфера, и поэтому вы получаете ситуацию, называемую «избыточным расширением». Газ выходит из ракеты при более низком давлении и выходит из выпускного сопла в виде «расширительного вентилятора». Но внешняя атмосфера имеет более высокое давление, чем выхлопной газ, и поэтому сжимает его внутрь. Эта разница в давлении заставляет газ снова соединяться в определенной точке - первом ударном алмазе.
(Я избавлю вас от всей сложной гидродинамики на этом этапе.)
Затем газ компенсируется и снова расширяется в новый расширительный вентилятор, а затем он снова соединяется на том же расстоянии дальше от ракеты у следующего ударного алмаза и так далее, и так далее. В конце концов атмосферные искажения и трение вступают во владение, уравнивая давление выхлопного шлейфа с окружающей атмосферой.
Ударные алмазы были первоначально обнаружены Эрнстом Махом, известным австрийским ученым, который работал над динамикой жидкости.
Еще одно интересное примечание: ударные алмазы не только замечены в выхлопах ракет. Их также видели взрывающимися из вулканов и артиллерийских орудий.
Есть две замечательные статьи о бриллиантах Маха, если вы действительно хотите понять их глубже. Прочтите эту статью из Aerospace Web, а эту - из Allstar Network.
