Un tubo de choque es un instrumento que se utiliza para estudiar las reacciones de combustión en fase gaseosa y el flujo aerodinámico. En su forma más simple, un tubo de choque es un tubo de metal con un diafragma, una barrera semiflexible, que separa un gas a alta presión de un gas a baja presión. Para comenzar un experimento, el diafragma se rompe, lo que provoca que una onda de choque viaje a través del gas de baja presión.
En los experimentos que utilizan un tubo de choque, el gas de alta presión se denomina gas impulsor, mientras que el gas de baja presión es el gas impulsado. No es necesario que los gases tengan la misma composición química. Los gases se bombean dentro o fuera del tubo a cada lado del diafragma hasta que se alcanza la presión deseada en cada lado. Para comenzar un experimento con un tubo de choque, el diafragma se puede romper usando un émbolo con una cuchilla adjunta, aunque el mecanismo requerido es complejo. Muchos experimentos usan un diafragma ranurado, diseñado para romperse cuando se alcanza cierta presión dentro del tubo, o usan gases combustibles en el impulsor para reventar el diafragma.
Cuando se rompe el diafragma en un tubo, una onda de choque, una perturbación abrupta que se propaga, viaja hacia el gas impulsado. La temperatura y la presión del gas impulsado también aumentan, y la onda de choque induce un flujo aerodinámico en la dirección de la onda de choque, pero a una velocidad o velocidad menor. Una disminución de la presión que se propaga, llamada onda de rarefacción o ventilador de expansión, regresa al gas impulsor. La superficie de contacto, el límite entre el gas impulsor y el gas impulsado, viaja hacia el gas impulsado, justo detrás del frente de choque, definiendo el borde de la onda de choque.
Cuando la onda de choque llega al final de un tubo, se refleja, regresa al gas impulsor y provoca un aumento aún mayor en la temperatura, la presión y la densidad. El uso de un tanque de descarga para absorber la onda de choque reflejada puede prevenir esta reacción. Una vez creada la onda de choque, el gas del tubo de choque se extrae y se estudia para observar los efectos de la alta presión y temperatura. También se puede utilizar un tubo de choque para estudiar los efectos de la combustión sobre las partículas sólidas, que se insertan en el tubo antes de que se rompa el diafragma.
También se puede utilizar un tubo de choque para estudiar el flujo aerodinámico del gas impulsado detrás de la onda de choque. La combustión ocurre muy rápidamente. Como resultado, hay un tiempo limitado para observar el flujo aerodinámico, generalmente solo unos pocos milisegundos.