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Ho segnalato di recente sui piani cinesi di lanciare Shenzhou-9, e ha utilizzato un'immagine stock di un razzo Long March-2F che esplode dalla rampa di lancio. Nafin voleva sapere qual era il motivo a rombi che si trascinava dietro il razzo e ivan3man_at_large ha pubblicato la risposta: si chiamanodiamanti shock.
Diamanti shock? Quel termine mi era in qualche modo sfuggito, quindi ho pensato di approfondire un po' di più.
I diamanti d'urto (noti anche come 'dischi di Mach') si verificano quando il gas esce da un ugello a velocità supersoniche, a una pressione diversa rispetto all'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 shock possono apparire proprio mentre un razzo sta decollando o ad alta quota quando si sposta a velocità supersonica.
Un classico esempio è lo space shuttle che decolla, ma un altro famoso esempio è quando l'aereo a razzo X-1 di Chuck Yeager ha raggiunto Mach 1.
Diamanti shock nell'X-1 . di Chuck Yeager
Prendiamo l'esempio di un razzo che esplode. In questo caso la pressione di uscita dello scarico è inferiore a quella dell'atmosfera esterna, e quindi si ha una situazione chiamata “sovraespansione”. Il gas esce dal razzo a una pressione inferiore e si snoda verso l'esterno dall'ugello di scarico in un 'ventilatore di espansione'. Ma l'atmosfera esterna ha una pressione maggiore del gas di scarico e quindi la comprime verso l'interno. Questa differenza di pressione costringe il gas a riunirsi in un punto specifico: il primo diamante shock.
(Ti risparmierò tutta la complessa fluidodinamica a questo punto.)
Quindi il gas si compensa e si espande di nuovo in una nuova ventola di espansione, quindi viene forzato di nuovo insieme alla stessa distanza più avanti dal razzo al successivo diamante shock, e così via. Alla fine la distorsione atmosferica e l'attrito prendono il sopravvento, equalizzando la pressione del pennacchio di scarico con l'atmosfera ambientale.
Diamanti shock dietro l'SR-71 Blackbird.
I diamanti shock sono stati originariamente scoperti da Ernst Mach, il famoso scienziato austriaco che ha lavorato sulla dinamica dei fluidi.
Un'altra interessante nota a margine, i diamanti shock non si vedono solo negli scarichi dei razzi. Sono stati anche visti esplodere da vulcani e cannoni di artiglieria
Ci sono due ottimi articoli sui diamanti Mach se vuoi davvero capirli più a fondo. Dai un'occhiata a questo articolo di Web aerospaziale e questo dal Rete Allstar .