J'ai récemment rendu compte des plans chinois pour lancer Shenzhou-9 et j'ai utilisé une image boursière d'une fusée Longue Marche-2F décollant de la rampe de lancement. Nafin voulait savoir ce qu'était ce motif de diamant derrière la fusée, et ivan3man_at_large a posté la réponse: on les appelle diamants de choc.
Des diamants de choc? Ce terme m'avait en quelque sorte échappé, alors j'ai pensé que j'y creuserais un peu plus.
Les diamants de choc (également appelés «disques Mach») se produisent lorsque le gaz sort d'une buse à des vitesses supersoniques, à une pression différente de l'atmosphère extérieure. Au niveau de la mer, la pression d'échappement peut être inférieure à l'atmosphère épaisse. Et puis à de très hautes altitudes, la pression d'échappement pourrait être plus élevée que l'atmosphère mince.
Ainsi, ces diamants de choc peuvent apparaître juste au moment où une fusée décolle, ou à haute altitude lorsqu'elle passe à une vitesse supersonique.
Un exemple classique est la navette spatiale qui décolle, mais un autre exemple célèbre est lorsque l'avion-fusée X-1 de Chuck Yeager a atteint Mach 1.
Prenons l'exemple d'une fusée qui décolle. Dans ce cas, la pression de sortie de l'échappement est inférieure à l'atmosphère extérieure, et vous obtenez donc une situation appelée «surexpansion». Le gaz sort de la fusée à une pression inférieure et se propage vers l'extérieur à partir de la buse d'échappement dans un «ventilateur d'expansion». Mais l'atmosphère extérieure est à une pression plus élevée que les gaz d'échappement, et la comprime donc vers l'intérieur. Cette différence de pression force le gaz à se rapprocher à un point précis - le premier diamant de choc.
(Je vais vous épargner toute la dynamique complexe des fluides à ce stade.)
Ensuite, le gaz compense et se détend à nouveau dans un nouveau ventilateur d'expansion, puis il est forcé de se rapprocher à la même distance plus loin de la fusée au prochain diamant de choc, et ainsi de suite et ainsi de suite. Finalement, la distorsion atmosphérique et le frottement prennent le relais, égalisant la pression du panache d'échappement avec l'atmosphère ambiante.
Les diamants de choc ont été initialement découverts par Ernst Mach, le célèbre scientifique autrichien qui a travaillé sur la dynamique des fluides.
Une autre note intéressante, les diamants de choc ne sont pas seulement vus dans les échappements de fusée. On les a également vu exploser des volcans et des canons d’artillerie
Il y a deux excellents articles sur les diamants Mach si vous voulez vraiment les comprendre plus profondément. Consultez cet article de Aerospace Web et celui-ci du réseau Allstar.
