Диски Маха или "ударные алмазы"

Когда люди думают о сверхзвуковых скоростях, то или представляют себе звуковой удар, или военные реактивные истребители. Но самое интересное начинается тогда, когда в реактивной струе при преодолении звукового барьера можно разглядеть диски Маха. И чтобы их увидеть, вам не нужен реактивный истребитель.

Диски Маха формируются благодаря разнице давления между реактивной струей и окружающим воздухом. Изначально в струе более высокое давление, чем в воздухе, а потому она начинает расширяться. Но как только она расширяется слишком сильно, давление падает, струя сжимается и формирует диски. Они в свою очередь опять повышают давление, повторяя процесс.

Такое физическое явление свойственно не только истребителям. Оно может появляются в любой сверхзвуковой струе, даже если та состоит из воды. Даже в простой бутылочной ракете благодаря воде и воздуху под давлением можно наблюдать этот феномен. И заснять его на камеру во всех подробностях. Кстати, эта съемка даже выиграла приз за лучший слоу-моушен.

Процесс образования "алмазов" (при перерасширении сверхзвуковой струи) следующий: на некотором удалении от сопла давление сверхзвуковой струи уменьшается, чтобы "сравняться" с атмосферным. Поэтому, по мере удаления от выходного отверстия сопла, возрастает скорость газа и поперечное сечение сверхзвуковой струи. При этом происходит перерасширение струи (в наиболее широком ее сечении давление устанавливается ниже атмосферного), после чего струя начинает сужаться (чтобы "увеличить" давление и "сравнять" его с атмосферным). Торможение струи, в конце концов, приводит к возникновению "уплотнения" в некоторой части сечения струи, где скорость замедляется до дозвуковой, а давление становится выше атмосферного, и все повторяется снова. Этот процесс может происходить много раз, образовывая целые "колье" из "ударных алмазов".

Это видео — о дисках Маха и интересных эффектах ракетных реактивных струй.