Ik rapporteerde onlangs over Chinese plannen om Shenzhou-9 te lanceren en gebruikte een stockbeeld van een Long March-2F-raket die van het lanceerplatform schoot. Nafin wilde weten wat dat ruitpatroon achter de raket was, en ivan3man_at_large plaatste het antwoord: ze worden genoemd schok diamanten.
Shock diamanten? Die term was op de een of andere manier langs me heen geglipt, dus ik dacht dat ik er wat meer in zou graven.
Schokdiamanten (ook wel bekend als "Mach-schijven") treden op wanneer gas met supersonische snelheden een mondstuk verlaat, met een andere druk dan de buitenatmosfeer. Op zeeniveau kan de uitlaatdruk lager zijn dan de dikke atmosfeer. En dan op zeer grote hoogte kan de uitlaatdruk hoger zijn dan de dunne atmosfeer.
Deze schokdiamanten kunnen dus verschijnen net zoals een raket opstijgt, of op grote hoogte wanneer deze in supersonische snelheid verandert.
Een klassiek voorbeeld is de spaceshuttle die afvliegt, maar een ander beroemd voorbeeld is wanneer Chuck Yeagers X-1 raketvliegtuig Mach 1 bereikte.
Laten we het voorbeeld nemen van een raket die wordt afgevuurd. In dit geval is de uitlaatdruk van de uitlaat lager dan de buitenatmosfeer, en krijg je een situatie genaamd "overexpansie". Het gas verlaat de raket met een lagere druk en waait naar buiten vanuit het uitlaatmondstuk in een "expansieventilator". Maar de buitenatmosfeer staat onder hogere druk dan het uitlaatgas en comprimeert het dus naar binnen. Dit drukverschil dwingt het gas op een bepaald punt weer bij elkaar - de eerste schokdiamant.
(Ik zal je op dit moment alle complexe vloeistofdynamica besparen.)
Dan compenseert het gas en zet het weer uit in een nieuwe expansieventilator, en dan wordt het weer op dezelfde afstand verder van de raket samengedrukt bij de volgende schokdiamant, enzovoort, enzovoort. Uiteindelijk nemen atmosferische vervorming en wrijving het over, waardoor de druk van de uitlaatpluim gelijk wordt gesteld aan de omgevingsatmosfeer.
Shock diamanten werden oorspronkelijk ontdekt door Ernst Mach, de beroemde Oostenrijkse wetenschapper die werkte aan vloeistofdynamica.
Een andere interessante kanttekening, schokdiamanten zijn niet alleen te zien in raketuitlaten. Ze zijn ook gezien door vulkanen en artilleriegeweren
Er zijn twee geweldige artikelen over Mach-diamanten als je ze echt dieper wilt begrijpen. Bekijk dit artikel van Aerospace Web en dit van het Allstar Network.
