şok dalgası

• dik şok dalgası^*, eğik şok dalgası^* ve yay şok dalgası^* olmak üzere iki farklı çeşidi olan dalgalardır. şok dalgasının temel özelliği basınç, yoğunluk ve hız vektör alanında süreksizlikler yaratmasıdır.
  
  şok dalgası sonucunda toplam basınç ve hız düşer, statik basınç ve yoğunluk yükselir. şok dalgaları adyabatik ve tersinmezdir. bu nedenle ciddi entropi artışı yaratırlar. oluşan toplam basınç kayıpları, drag kuvvetini artırdığından dolayı sesüstü akışlarda inanılmaz yakıt harcanır. concorde kazasından sonra, sesüstü uçan yolcu uçağı kalmamıştır. sadece savaş uçakları, ses üstü hızlara çıkar.
  
  1) dik şok dalgası: adyabatik dalgadır ve hız vektörüne diktir. hız birim vektörü stabil kalır, fakat inanılmaz bir entropi artışı ve beraberinde toplam basınç kaybı getirir.
  
  sıcaklık-entropi diyagramında, rayleigh ve fanno akışına ait grafiklerin kesiştiği 2 nokta arasında gerçekleşir. rayleigh ve fanno non-isentropic 2 akış türüdür. fanno adyabatik, sürtünmeli; rayleigh sürtünmesiz ve non-adiabatic akıştır. entropi artmak zorunda olacağı için, şok dalgası sadece sesüstü akışlarda görülür ve şoktan sonra akış sesaltı rejime geçer.
  
  rayleigh, fanno, süreklilik ve ideal gaz denklemi kullanılarak, şok öncesi mach sayısına bağlı olarak, şok sonrası mach sayısı, toplam basınç kaybı, statik basınç artışı hesaplanabilir.
  
  düşük mach sayılarında ciddi toplam basınç kayıpları gerçekleşmez. mesela, 1.2 mach sayısında gerçekleşecek, dik şokta toplam basınç kaybı %0.72 iken, 1.4'te %4.2, 5'te ise %93.87'dir. bunun beraberinde getireceği statik basınç artışından etkilenmeyecek bir sınır tabaka yoktur ve akış ayrılır. akış ayrılmasından sonra, artık uçak mı düşer, kompresör mü surge eder bilinmez.
  
  transonik uçuşlarda ise kanat geometrisi ile oynanarak, hız gradyanı firar kenarına yakın bölgede daha çok artılır. sesaltı performans kaybına yol açsa da, transonik rejimde düşen lokal mach sayısından dolayı basınç kayıpları minimize edilecektir. ayrıca düşen şok şiddetinden dolayı akış ayrılması riski de bertaraf edilir.
  
  2) eğik şok dalgası: güçlü ve zayıf olmak üzere 2 farklı türü vardır. eğik şok dalgasından sonra, hız vektörü değişir. hız vektörünün defleksiyon açısı yüzey geometrisine bağlıdır ve akış yüzeye paralel olmak zorundadır. 2 farklı türü olmasının nedeni, aynı defleksiyon açısında, 2 farklı eğime sahip şok dalgası için çözüm olmasıdır.
  
  a) güçlü şok dalgası: şokun arka tarafındaki basıncın yüksek olduğu durumlarda gerçekleşir. şok dalgası, normal şoka daha yakındır. akış sesaltı rejime geçer. toplam basınç kayıpları zayıf şoktan yüksektir. genellikle iç akışlarda gerçekleşir. kanal akışında gerçekleştiği durumlarda, kanalın diğer ucunda normal şok dalgasına evrilir. güçlü şok dalgası yansımaz.
  
  b) zayıf şok dalgası: şokun arka tarafındaki basıncın yüksek olmadığı durumlarda gerçekleşir. özellikle dış akışlarda görülür. çünkü ses üstü akışlarda dinamik basınç terimi çok büyük olduğundan dolayı, statik basınç çok düşüktür. akış yine sesüstü rejimde kalır, statik basınç artışı çok yüksek değildir ve toplam basınç kayıpları çok yüksek değildir.
  
  shock polar denilen ve her mach sayısı için ayrıca çizilen grafiklerde, güçlü ve zayıf şoklar sonrasında oluşacak olan hız profilleri, defleksiyon açıları için oluşturulan statik ve toplam basınç oranları hesaplanabilir. shock polar'ın mach düzlemini kestiği 2 noktada normal şok ve ses hızıyla yayılan zayıf basınç dalgaları yer almaktadır.
  
  3) yay şoku: shock polar grafiğine bakılırsa, kritik bir defleksiyon açısı için polara teğet bir nokta vardır. işte bu nokta geçilirse eğer, yay şeklinde bir şok dalgası oluşacaktır. oluşan bu şok dalgası kanadın stagger ekseninde normal olmak üzere diğer bölgelerde normale yakın açılarda bir yay çizerek şok dalgası oluşturur. yay şoku en istenmeyen durumdur. bu durumda basınç kayıpları inanılmaz seviyelere ulaşır. bu yüzden sesüstü ve sesaltı uçak geometrilerinin birbiriyle pek alakası yoktur.
  
  yay şoku sadece, sesüstü sensörlerde istenen bir durumdur çünkü normal şok nedeniyle oluşacak olan kayıpları hesaplamak eğik şoktan daha kolaydır.