简单飞机马赫环教程(战斗机马赫)

导语：战斗机加力时美丽的马赫环到底是如何产生的？

1、我们经常能够看到战斗机加力起飞中，尾喷管回喷出一节一节的漂亮钻石型尾焰，在夜间尤为清晰，比如图中这架苏-30战斗机。其实除了战斗机之外，火箭在夜间发射时，也能观察到这种尾焰。

2、这种尾焰就是战斗机开加力时，超音速喷流独特的“马赫环”（Mach disk）现象，得名来自著名物理学家恩斯特·马赫。由于其一节节的钻石型火焰，该尾焰也被称为钻石型激波（Shock diamond）。

3、马赫环的形成原因细说起来有些复杂，但基本可以理解为因尾焰喷流内复杂超音速流场，于是在激波作用下，局部喷流的密度和压力产生了规律突变所致。

4、当发动机超音速喷流离开尾喷管后，由于喷流静压小于环境气压，所以喷流会略微膨胀，喷流压力则随着气体压力而降低。当喷流压力降低到低于环境气压时就会受到周围大气的压缩收拢，使压力再度变高。于是喷流压力就这样反复震荡变化，自动重复这膨胀与压缩循环，直到最后喷流压力与环境气压完全相同为止。

5、在这个膨胀与压缩过程中，超音速喷流内会产生一系列复杂的斜激波和正激波，以及普朗特-迈耶膨胀波和普朗特-迈耶压缩波。这一系列复杂激波会导致喷流在膨胀和压缩段交界处温度急剧升高，高到足以再次点燃喷流中任何残存燃料，使其燃烧发光。正式这些燃烧着的剩余燃料，形成了一节一节的菱形火焰图案，使马赫环在喷流中闪闪发光。

6、除了战斗机发动机的加力尾焰外，在大气层内工作的火箭发动机、冲压发动机或超音速燃烧冲压发动机都会产生马赫环。在外太空工作的火箭发动机则无法看到马赫环，因为这里没有大气，喷流无法进行膨胀与压缩循环，无法产生激波点燃喷流中的剩余燃料。

7、所以发动机马赫环的形成需要三要素：超音速喷流、大气层内飞行、喷流中的剩余燃料。

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