Raportoin äskettäin Kiinan aikomuksesta käynnistää Shenzhou-9, ja käytin vaakakuvaa pitkästä maaliskuusta 2F peräisin olevasta raketista, joka räjähti laukaisupyörältä. Nafin halusi tietää, mikä raketin takana oleva timanttikuvio oli, ja ivan3man_at_large lähetti vastauksen: heitä kutsutaan shokki timantit.
Isku timantteja? Tuo termi oli jotenkin liukunut ohi minun, joten ajattelin kaivavan sitä vielä vähän.
Iskutimantteja (vaihtoehtoisesti tunnettu nimellä “Mach-levyt”) esiintyy, kun kaasua poistuu suuttimesta yliäänenopeuksilla, eri paineessa kuin ulkoilmakehä. Merenpinnan pakokaasupaine saattaa olla alhaisempi kuin paksu ilmakehä. Ja silloin erittäin suurilla korkeuksilla pakokaasupaine voi olla suurempi kuin ohut ilmakehä.
Joten nämä iskutimantit voivat näkyä aivan kuin raketti nousee, tai korkealla, kun se muuttuu yliäänenopeudeksi.
Klassinen esimerkki on avaruussukkula-räjähdys, mutta toinen kuuluisa esimerkki on, kun Chuck Yeagerin X-1-rakettitaso saavutti Mach 1: n.
Otetaan esimerkiksi rakettien räjähtäminen. Tässä tapauksessa pakokaasun poistopaine on matalampi kuin ulkoilmapiiri, ja niin saat tilanteen, jota kutsutaan “yliaksentumiseksi”. Kaasu poistuu rakeista alhaisemmalla paineella, ja puhaltimet ulospuhallussuuttimesta ulospäin “paisuntapuhaltimessa”. Mutta ulkoilmapiiri on korkeampi paine kuin pakokaasu, ja siten puristaa sen sisäänpäin. Tämä paine-ero pakottaa kaasun takaisin yhteen tiettyyn pisteeseen - ensimmäiseen iskutimantaan.
(Säästän sinulle kaikki monimutkainen nestedynamiikka tässä vaiheessa.)
Sitten kaasu kompensoi ja laajenee jälleen uudeksi paisuntapuhaltimeksi, ja sitten se pakotetaan takaisin takaisin samalla etäisyydellä kauemmaksi rakettista seuraavan iskutemantin yhteydessä ja niin edelleen ja niin edelleen. Lopulta ilmakehän vääristymä ja kitka valloittavat, tasaten pakokaasuvirran paine ympäröivän ilmakehän kanssa.
Shock-timantit löysi alun perin kuuluisa itävaltalainen tutkija Ernst Mach, joka työskenteli nesteiden dynamiikassa.
Yksi mielenkiintoinen sivuhuomautus, iskutimantteja ei ole vain nähty rakettien pakokaasuissa. He ovat myös nähneet räjähtävän tulivuoreista ja tykistöaseista
Mach-timanteista on kaksi hienoa artikkelia, jos haluat todella ymmärtää niitä syvemmin. Katso tämä artikkeli Aerospace Webistä ja tämä Allstar-verkosta.
