Recentemente ho riferito dei piani cinesi per il lancio di Shenzhou-9 e ho usato un'immagine stock di un missile Long March-2F che lanciava la sua rampa di lancio. Nafin voleva sapere cosa fosse quel motivo a rombi dietro il razzo, e ivan3man_at_large ha pubblicato la risposta: si chiamano diamanti shock.
Diamanti d'urto? Quel termine era in qualche modo passato oltre me, quindi ho pensato di approfondire un po 'di più.
I diamanti d'urto (in alternativa noti come "dischi Mach") si verificano quando il gas esce da un ugello a velocità supersoniche, a una pressione diversa dall'atmosfera esterna. A livello del mare, la pressione di scarico potrebbe essere inferiore all'atmosfera densa. E poi ad altitudini molto elevate, la pressione di scarico potrebbe essere più alta della sottile atmosfera.
Quindi questi diamanti d'urto possono apparire proprio mentre un razzo sta decollando, o ad alta quota quando passa alla velocità supersonica.
Un esempio classico è lo space shuttle che si fa saltare in aria, ma un altro esempio famoso è quando l'aereo a razzo X-1 di Chuck Yeager ha raggiunto Mach 1.
Prendiamo l'esempio di un razzo che si lancia. In questo caso, la pressione di uscita dello scarico è inferiore all'atmosfera esterna e quindi si ottiene una situazione chiamata "sovraespansione". Il gas esce dal razzo a una pressione inferiore e ventola verso l'esterno dall'ugello di scarico in una "ventola di espansione". Ma l'atmosfera esterna è una pressione più alta del gas di scarico, e quindi la comprime verso l'interno. Questa differenza di pressione forza il gas di nuovo insieme in un punto specifico: il primo diamante d'urto.
(A questo punto ti risparmierò tutta la complessa fluidodinamica.)
Quindi il gas compensa e si espande di nuovo in una nuova ventola di espansione, e quindi viene costretto a ritornare insieme alla stessa distanza più lontano dal razzo al prossimo diamante da shock, e così via e così via. Alla fine subentrano distorsione atmosferica e attrito, uniformando la pressione del pennacchio di scarico con l'atmosfera ambientale.
I diamanti shock sono stati originariamente scoperti da Ernst Mach, il famoso scienziato austriaco che ha lavorato sulla fluidodinamica.
Un'altra nota interessante, i diamanti shock non si vedono solo negli scarichi dei missili. Sono stati anche visti esplodere da vulcani e pistole di artiglieria
Ci sono due grandi articoli sui diamanti di Mach se vuoi davvero capirli più in profondità. Dai un'occhiata a questo articolo di Aerospace Web e questo di Allstar Network.
