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우주왕복선 속 RS-25 엔진의 마하 다이아몬드
엔진의 불그스름한 꽁무니 뒷(안)쪽에 난데없이 갑툭튀한 빛나는 저 고깔이 바로 마하 다이아몬드이다.
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마하 다이아몬드, 또는
제트 링 현상은,
제트 및
로켓 엔진 등
제트, 그 중에서도
초음속 제트를 매개로 추력을 얻는 엔진 중 Over-expanded
[1] 주변 대기압에 따라 노즐에서 분사되는 배기가스가 얼마나 팽창되는지를 나타내는 수치이다. 사진에서는 너무 극단적으로 Overexpanded된 것을 보여주었지만 어쨌든 사진에서 왼쪽에 해당된다.
된 노즐 형상을 가지고 있는 엔진에서의, 충격파가 엔진의 노즐 밖으로 나오는 배기가스(유동) 을 다시 한번 압축 및 점화시키며 내부에 충격파를 따라 고깔 모양으로 유동이 빛나는 현상을 말한다.
우주왕복선의 것과는 다르게
[2] 다만 우주 왕복선도 발사대를 떠나서 비행하는 모습을 보면 고깔 형태의 다이아몬드 외에도 붉은 화염에서 매치 다이아몬드를 찾아볼 수 있다.
굉장히 많은 마하 다이아몬드가 연속적으로 형성되어있는것을 볼 수 있다. 추력과 연료 소모율이 빠르면 빠를수록 훨신 도드라지게, 선명하게 나타난다.
보통 대부분의 후연소(
애프터버닝) 제트 엔진
[3] 후연기가 없는 일반적인 제트 엔진은 유동이 아음속이다. 전투기가 노즐을 애프터버너가 키고 꺼짐에 따라 좁히고 넓히는것도 이 때문이다. 초음속 유동은 넓은 노즐에서 좀 더 빠른 유속을 갖기 때문.
, 고체 및 몇몇의 액체 로켓 엔진에서 볼 수 있다.
초음속으로 뿜어져나오는 배기가스가 주변 대기압과의 정압 차이에 의하여 다시 압축되고, 압축되어 다시 스스로 재점화되며 팽창, 다시 대기압과의 차이에 의하여 압축되는 것을 반복하는 특이 흐름에 의해 형성된다.
CFD(전산유체역학) 해석을 통해 나타낸 유동흐름에 대한 논문 참조.즉, 마하 다이아몬드 현상에서 나타나는 저 밝은 원뿔 고깔은, 엔진 노즐 뒷쪽에 새로이 만들어진, 충격파로 이루어진 일종의 노즐이라고 생각하면 편하다.
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[2] 다만 우주 왕복선도 발사대를 떠나서 비행하는 모습을 보면 고깔 형태의 다이아몬드 외에도 붉은 화염에서 매치 다이아몬드를 찾아볼 수 있다.[3] 후연기가 없는 일반적인 제트 엔진은 유동이 아음속이다. 전투기가 노즐을 애프터버너가 키고 꺼짐에 따라 좁히고 넓히는것도 이 때문이다. 초음속 유동은 넓은 노즐에서 좀 더 빠른 유속을 갖기 때문.
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