Светящаяся синяя ударная волна от двигателя РС-25 кажется прямоугольной?

Вот фото тестовых запусков маршевого двигателя РС-25 космического корабля "Шаттл" 1981 года отсюда :

введите описание изображения здесь

Верхняя часть синей светящейся области (статическая ударная волна?) выглядит так, будто у нее есть угол.

Вот скриншот из видеоролика на YouTube , посвященного испытанию двигателя SLS RS-25 от 17 июля 2015 г.:

введите описание изображения здесь

Ниже приведены анимированные GIF-файлы, чтобы обрисовать то, что мне кажется прямоугольной формой поперечного сечения. Это не научный анализ — мне он просто кажется прямоугольным.

Поскольку расширение и сопло (предположительно) круглые в поперечном сечении, я бы не ожидал, что профиль будет иметь такой угол.

Мне кажется, или на этой границе поперечное сечение существенно отличается от круглой формы, и если есть, то почему?

примечание: вопрос Что (на самом деле) является причиной синего света от ракетных двигателей LH2/LOX? также касается резкого свечения на границе ударной волны, как и вопрос , почему пламя выхлопных газов криогенных ступенчатых двигателей кажется отделенным от сопла?

1981:

введите описание изображения здесь

2015:

введите описание изображения здесь

Я не вижу прямоугольной формы (только те, которые вы нарисовали). Для меня это выглядит как перевернутый конус с неровным основанием.
@asdfex Вероятно, вы правы. Я надеюсь найти более технически полезную визуализацию и/или другую метрологию, выполненную на этом светящемся объеме — я даже не знаю точно, как это называется — это внезапное появление очень яркого света.
Вы, вероятно, правы. Я надеюсь найти более технически полезную визуализацию и/или другую метрологию, выполненную на этом светящемся объеме — я даже не знаю точно, как это называется — это внезапное появление очень яркого света. Это обсуждается в главе 5 этой диссертации , как указано @Thomas, и называется просто Blue Radiation .
Если вы посмотрите на некоторые видеоролики о запуске, светящийся объем кажется гораздо более конусообразным. Я думаю, вы видите статические снимки динамической системы и слишком много в них читаете. Я почти уверен, что он действительно конусообразный, но сейчас я далеко от своих ссылок. Пример видео youtube.com/watch?v=JPdk9M5BGMw
@OrganicMarble Да, понял! Скрины утром добавлю. Спасибо!!!
@OrganicMarble Как только я начал, я думаю, что потратил полдня, просто просматривая (и загружая) видео Shuttle для захвата кадров. Ух ты! Какие-то потрясающие кадры, которые мы никогда не видели по телевизору во время прямых трансляций. Да, все красиво и кругло, завтра добавлю множество изображений.
Все еще далеко от дома, но вы видели тот, который называется, кажется, "Восхождение"? В нем много инженерных кадров. На YouTube: youtube.com/watch?v=W2VygftZSCs
Двигатель выбрасывается в прямоугольный канал пламени? Противодавление может влиять на поток.
@BobJacobsen, это действительно интересный момент! Я рад принять более поучительный (или просвещенный) ответ, чем мой собственный. Это старый вопрос, и пока я единственный, кто публикует ответ.

Ответы (4)

Ударный конус никоим образом не является прямоугольным при испытании двигателя, как и не в полете.

Наконец, я наткнулся на тот же испытательный стенд с другого ракурса камеры (слегка выше выходной плоскости сопла, глядя вниз, а не ниже и глядя поперек шлейфа, как было сделано большинство доступных снимков).

Ясно, что основание ударного конуса на самом деле круглое. Ваши "углы" - это неровности диска Маха, если смотреть сбоку.

введите описание изображения здесь

Исходник - кадр из инженерного видео (отсюда плохое качество) - см. ниже исходник.

Редактировать:

Я нашел версию этого инженерного видео в Интернете. К сожалению, тот, кто опубликовал это, наклеил водяной знак прямо на диск Маха. вздох . Но круговой диск виден в эти моменты:

  • 6:06 (кратко, SSME взрывается через несколько секунд)
  • 24:13 (кажется, это тот скриншот, который я сделал выше, снова SSME взрывается через несколько секунд)

Я счастлив, что это видео, безусловно, одно из самых дорогих из когда-либо снятых, есть в сети, даже с водяными знаками.

Ух ты!! Я не знаю, есть ли perseveranceзначок, но ты определенно заслуживаешь его. Этот взгляд под новым углом решает проблему раз и навсегда. Спасибо, что продолжаете проводить «исчерпывающее исследование» вплоть до заключения. (каламбур)
Ужасно трудно увидеть форму плоского объекта, когда точка зрения находится почти на его уровне.
Я думаю, что это дает вам второй значок настойчивости, спасибо за обновление и «недавно обнаруженные кадры»; Канал PeriscopeFilm на YouTube выглядит совершенно захватывающим!

Это следует рассматривать как дополнительный ответ.

Прямоугольная форма выглядит довольно убедительно, но помните, что мы можем ясно видеть только заднюю часть пламени. Существуют и другие механизмы, с помощью которых может формироваться «прямоугольная форма» посредством круговых гармоник и т.п. Если смотреть только под прямым углом, можно воспроизвести внешний вид прямоугольного угла .

Представьте себе корону идеального маховского алмаза, которая выглядит как плоский круг, если смотреть сбоку:введите описание изображения здесь

Добавьте небольшое вертикальное синусоидальное колебание, период которого в два раза больше длины окружности:введите описание изображения здесь

Добавьте меньшее синусоидальное колебание, период которого в четыре раза больше длины окружности:введите описание изображения здесь

На данный момент вы получаете форму, которая не слишком отличается от того, что вы наблюдали выше. В частности, обратите внимание на длинный конец «прямоугольника». Линия не идеально прямая и имеет небольшой излом.

Если мы наложим его на одно из исходных изображений:введите описание изображения здесь

Мы видим, что, хотя они не совпадают идеально , они все же совпадают довольно хорошо. (И нет, прежде чем вы спросите, я не собираюсь тратить огромное количество времени, пытаясь заставить их идеально совпадать .)

Вот так кольцо выглядит с другого ракурса:

введите описание изображения здесь

Если вы внимательно посмотрите на непрямоугольные на вид маховские ромбы на картинках выше, их эллипсы кажутся немного не в плоскости по сравнению с эллипсом сопла двигателя.

Вам, вероятно, придется спросить эксперта по моделированию горения ракеты, почему возникают эти небольшие нестабильности.

@уууууууууу! Спасибо. Я знаю, что мой импрессионистский стиль ответов «я не знаю, что это такое , но вот как это выглядит » иногда противоречит тому, что вы хотите получить в ответе, но я рад, что вам понравился именно этот ответ.
Я все еще привыкаю к ​​Stack Exchange ;-)
Крайне недооцененный ответ. +1

tl;dr/update: Угол, из-за которого ударная волна выглядит как прямоугольная вершина, реален и воспроизводим! Но новый ответ @OrganicMarble теперь решает проблему.


Вместе с изображениями 1981 и 2015 годов здесь представлено видео еще одного теста 2017 года.

Так вот это как GIF, а потом как видео. GIF составляет 30 кадров в секунду примерно с 00:55 до 01:02 (кадры с 1640 по 1860). Я все еще вижу «шишку», и с этого ракурса она находится примерно в четверти пути от левого края ударной волны, почти на одной линии с левой вертикальной стойкой перил.

GIF «прямоугольной» формы в ударной волне

Видео НАСА от 22 февраля 2017 г. «Радужный вид» испытаний двигателя НАСА RS-25 показано 00:50непосредственно перед видом изнутри:


Однако во время полета ударная волна выглядит «круглой» в поперечном сечении. Вот несколько фотографий, сделанных снизу во время запуска из Википедии.

введите описание изображения здесь

вверху: STS-79 (NASA) отсюда - НАЖМИТЕ, чтобы УВЕЛИЧИТЬ

введите описание изображения здесь

вверху: STS-51f, Spacelab, (NASA) отсюда - НАЖМИТЕ, чтобы УВЕЛИЧИТЬ

Я нашел четкое видео ударного бриллианта примерно на 1:25.

он выглядит прямоугольным только потому, что они продолжают обрезать изображение

это хорошее видео о формировании ударного алмаза