Regime ipersonico
Un problema di fluidodinamica o aerodinamica viene generalmente considerato in Regime ipersonico per velocità caratteristiche del campo di moto maggiori di circa 5 volte la velocità del suono nel fluido considerato (vedi anche numero di Mach). I fenomeni di flusso ipersonico sono in particolare caratterizzati da fenomeni di interazione viscosa, in quanto la viscosità ha forte influenza sul flusso esterno e sulle onde d'urto. Le onde d'urto possono alterare chimicamente l'aria o il gas circostante, creando un plasma parzialmente ionizzato, con raggiungimento di elevate temperature (riscaldamento aerodinamico).
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La NASA ha raggiunto il regime ipersonico con aerei sperimentali senza pilota con propulsione a razzo arrivando a Mach 7 e Mach 10 registrando il record mondiale di velocità con il prototipo X-43. Il prossimo obbiettivo della Nasa sarà quello di raggiungere Mach 15.
Caratteristiche di un flusso ipersonico
Mentre la definizione di flusso ipersonico può sembrare piuttosto ambigua e criticabile (soprattutto a causa della relativa continuità nel passaggio tra regimi supersonici e ipersonici), esso è caratterizzato da una serie di fenomeni fisici che non vengono riscontrati in altri regimi; tali fenomeni riguardano in particolare:
- il fronte d'urto dell'onda di shock: all' aumentare dei Mach, la densità dell'onda di shock aumenta e il suo volume diminuisce; di conseguenza, anche il suo fronte d' urto diminuisce.
- L' entropia, che aumenta come risultato di un alto gradiente entropico e forti flussi vorticosi.
- L' interazione viscosa: una parte dell'elevata energia cinetica associata ai regimi ipersonici si trasforma in energia interna del fluido a causa di effetti viscosi; questo aumento di energia interna si traduce nell' aumento della temperatura.
- Le alte temperature raggiunte per l'interazione viscosa, che causano degli squilibri chimici nell'ambiente circostante, come ad esempio dissociazioni e ionizzazioni di molecole.
Effetti ipersonici
Il regime ipersonico è caratterizzato da un certo numero di effetti che non sono riscontrabili nelle normali situazioni di regimi subsonici; questi effetti dipendono in primo luogo dalla velocità e dalla conformazione del veicolo in esame.
Voci correlate
Altri regimi aerodinamici
Referenze
- John Anderson, Hypersonic and High-Temperature Gas Dynamics Second Edition, AIAA Education Series, 2006, ISBN 1563477807.