쇼크 다이아몬드

Shock diamond
미네랄 다이아몬드와 혼동하지 마세요.
쇼크 다이아몬드는 프로그램이 종료되기 전에 마지막 SR-71 연료를 연소시키는 정적으로 장착된 Pratt & Whitney J58 엔진의 배기 가스에서 볼 수 있는 밝은 영역입니다.

쇼크 다이아몬드(마하 다이아몬드 또는 추력 다이아몬드라고도 함)는 초음속 제트 엔진, 로켓, 램젯 또는 스크램젯과 같은 항공 우주 추진 시스템의 초음속 배기 기둥에 나타나는 정재파 패턴의 형성이다."다이아몬드"는 실제로 배기가 일련의 고정 충격파와 팽창 팬을 통과할 때 국소 밀도와 압력의 갑작스러운 변화에 의해 나타나는 복잡한 흐름장입니다.마하 다이아몬드는 그것들을 [1]: 48 처음 기술한 물리학자 에른스트 마하의 이름을 따서 붙여졌다.

메커니즘

록히드 SR-71 블랙버드 뒤에 있는 충격 다이아몬드.
애프터버너와 함께 이륙하는 F-16의 충격 다이아몬드
NASA 스테니스 우주센터에서의 에어로젯 로켓다인 RS-25 엔진 시험
뒤에 쇼크 다이아몬드가 박힌 F-22 랩터

충격 다이아몬드는 추진 노즐에서 나오는 초음속 배기가스가 약간 과도하게 팽창할 때 형성됩니다. 즉, 노즐에서 나오는 가스의 정적 압력이 주변 공기 압력보다 낮습니다.외부 압력이 높으면 흐름이 압축되고 그에 따른 배기 가스 스트림의 압력 증가는 단열적이기 때문에 속도가 감소하면 정적 온도가 상당히 [2]높아집니다.배기 가스는 일반적으로 공기압이 높은 낮은 고도에서 과도하게 팽창합니다.

노즐에서 흘러나오는 흐름은 [2]외기의 압력에 의해 압축됩니다.외부 압축은 흐름에 대해 비스듬히 기울어진 충격파에 의해 발생합니다.압축된 흐름은 Prandtl-Meyer 확장 팬에 의해 교대로 확장되며, 각 "다이아몬드"는 확장 팬과 사선 충격의 페어링에 의해 형성됩니다.압축된 흐름이 중심선에 평행하게 되면 흐름에 수직인 충격파가 형성되는데, 이를 일반 충격파 또는 마하 디스크라고 합니다.이렇게 하면 첫 번째 충격 다이아몬드가 위치하며, 다이아몬드와 노즐 사이의 공간을 "무음 [3]영역"이라고 합니다.노즐에서 첫 번째 충격 다이아몬드까지의 거리는 다음과 같이 근사할 수 있습니다.

여기서 x는 거리, D는0 노즐 직경, P는0 흐름 압력,[3] P는1 대기 압력입니다.

배기가스가 정상적인 충격파를 통과하면 온도가 상승하여 과도한 연료가 점화되고 쇼크 다이아몬드가 보이는 [2]광채가 발생합니다.조명된 영역은 디스크 또는 다이아몬드로 나타나며 이름을 부여합니다.

최종적으로는 압력이 주위보다 낮아질 정도로 충분히 팽창합니다.이 시점에서 팽창팬은 접촉 불연속성(흐름의 바깥쪽 가장자리)에서 반사됩니다.압축팬이라고 불리는 반사파는 흐름을 압축시킨다.[2]압축 팬이 충분히 강하면 또 다른 사선 충격파가 형성되어 두 번째 마하 디스크와 충격 다이아몬드가 생성됩니다.원반과 다이아몬드의 패턴은 가스가 이상적이고 마찰이 [2]없다면 무한히 반복될 것입니다. 그러나 접촉 불연속부의 난류 전단 때문에 [4]파동 패턴이 거리에 따라 소멸됩니다.

다이아몬드 패턴은 노즐이 낮은 고도에서 낮은 기압에서 과소 팽창(주변보다 높은 출구 압력)될 때 비슷하게 형성될 수 있습니다.이 경우 팽창팬이 먼저 형성되고 이어서 경사 충격이 발생합니다.[2]

대체 소스

달 착륙선 대회 우승 착륙 중 마스틴 우주 시스템즈 Xoie 로켓 아래에 있는 충격 다이아몬드.

충격 다이아몬드는 제트 및 로켓 추진과 가장 일반적으로 연관되어 있지만 다른 시스템에서 형성될 수 있습니다.

천연가스 파이프라인 블로 다운

가스가 고압에 노출되어 극단적인 [citation needed]속도로 블로 다운 밸브를 빠져나가기 때문에 가스 파이프라인 블로 다운 중에 쇼크 다이아몬드를 볼 수 있습니다.

포병

포탄이 발사되면 가스가 초음속으로 총구를 빠져나가 일련의 충격 다이아몬드를 생성한다.다이아몬드는 총구의 위치를 적에게 노출시킬 수 있는 밝은 총구 섬광을 일으킨다.플래시 서프레서로 얻을 수 있는 유압과 기압의 비율이 가까울 때 충격 다이아몬드를 크게 최소화한 것으로 나타났다.머플러 끝에 머플러 브레이크를 추가하면 압력 균형이 잡혀 충격 [1]: 41 다이아몬드를 방지할 수 있습니다.

무선 제트

퀘이사와 전파은하로부터 방출되는 강력한 플라즈마 제트인 일부 전파제트는 일정한 간격으로 강화된 전파방출량을 [1]: 68 가지고 있는 것으로 관측된다.제트기는 우주의 [1]: 51 얇은 "대기" 가스 속을 초음속으로 이동하기 때문에 이 매듭이 충격 [citation needed]다이아몬드라는 가설이 있다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b c d Michael L. Norman; Karl-Heinz A. Winkler (July 1985). "Supersonic Jets". Los Alamos Science. 12: 38–71.
  2. ^ a b c d e f Scott, Jeff (17 April 2005). "Shock Diamonds and Mach Disks". Aerospaceweb.org. Retrieved 6 November 2011.
  3. ^ a b Niessen, Wilfried M. A. (1999). Liquid chromatography-mass spectrometry. Vol. 79. CRC Press. p. 84. ISBN 978-0-8247-1936-4.
  4. ^ "Exhaust Gases' Diamond Pattern". Florida International University. 12 March 2004. Retrieved 6 November 2011.

외부 링크

Wikimedia Commons에는 Shock 다이아몬드와 관련된 미디어가 있습니다.
  • "메탄 폭발" - XCOR Aerospace, NASA 웹사이트, 2007년 5월 4일 NASA의 메탄 엔진에 충격 다이아몬드가 형성되었습니다.
  • "Shock Diamonds and Mach Disks" - 이 링크에는 유용한 다이어그램이 있습니다.Aerospaceweb.org은 항공우주 분야의 엔지니어와 과학자들에 의해 운영되는 비영리 사이트이다.