경사 충격파(θ–β–M) 계산기

같은 식을 «수직 성분»에만 적용한 것입니다. 속도를 충격파에 수직인 성분과 나란한 성분으로 쪼개면 나란한 성분은 그대로 지나가고 수직 성분만 수직 충격파처럼 변합니다. 그래서 M₁ₙ = M₁ sin β를 수직 충격파 식에 넣고 M₂ = M₂ₙ / sin(β−θ)로 되돌리면 끝입니다. 새로운 물리가 아닙니다.

θ–β–M 관계가 β에 대해 2차 이상이라 같은 편향각에 β가 두 개 대응하기 때문입니다. β가 작은 쪽이 약해, 큰 쪽이 강해이며 강해에서는 하류가 아음속이 됩니다. 어느 쪽이 실제로 생기는지는 식이 정하지 못하고 뒤쪽 압력이 정합니다. 자유롭게 흘러가는 경우에는 거의 언제나 약해가 나타나고, 강해는 노즐 안이나 물체 뒤가 막힌 경우에만 보입니다.

꺾어야 할 각이 최대 편향각을 넘어 θ–β–M 관계에 해가 없어지기 때문입니다. 흐름이 물체를 따라 그만큼 꺾일 방법이 없으므로 충격파가 물체에 붙어 있지 못하고 앞으로 떨어져 나가 곡선 형태로 섭니다. 마하 2에서 그 한계는 22.97°이고, 마하수를 아무리 올려도 공기라면 45.58°를 넘지 못합니다.

약한 경사 충격파 여러 개가 수직 충격파 하나보다 전압력을 훨씬 덜 잃기 때문입니다. 이 계산기에서 같은 마하수의 수직 충격파와 경사 충격파의 전압력비를 견주면 차이가 바로 보입니다. 마하 2에서 수직 충격파는 전압력의 27.9%를 잃지만 10° 쐐기의 약한 경사 충격파는 1.5%만 잃습니다.

아닙니다. 최대 편향각 바로 아래 좁은 띠에서는 약해인데도 하류가 아음속입니다. M₂ = 1이 되는 편향각과 최대 편향각의 차이가 마하 2에서 0.3°도 안 될 만큼 좁아서 «약해 = 초음속»으로 뭉뚱그리는 설명이 많지만, 엄밀히는 다릅니다. 이 계산기는 두 각을 따로 표시합니다.

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