火箭导弹战机的尾焰为何是一节一节的?

这个东西称为“ Mach Disk”,翻译过来叫“马赫环”或“马赫盘”,是一种喷流中产生的激波现象。又因为其中连续产生的膨胀波和压缩波,这些激波互相干涉,会显示为一段一段或一环一环的模样,成为振幅相同的驻波。

至于出现的条件,这个与飞机的速度没什么关系,与喷流的速度倒是有关。甭管是在天上飞还是在地面试车,某些发动机会因为燃烧室比较靠后,功率也较大,喷出较长的尾焰,这些尾焰只要超过音速,也就是1马赫,就能形成激波现象。

这里还得提到“拉瓦尔喷管”,这是种飞机和火箭常用的锥形尾喷管。说复杂了大家也不好理解,总之可以简单理解为一个“喇叭口”。燃气被燃烧室加压喷出后,因为被喇叭口人为限流,所以小口处能形成更大的流速,变成飞行器的推力。

说白了,像注射器喷水一样,小口限制了流量,却在同等压力下加大了流速,增加了推力。

而“拉瓦尔喷管”的特征之一就是气流的激波效应,飞机打开加力燃烧后,燃气被加压加速到超音速喷出,流体内的压力与完全不相同的环境外压力产生冲突,激波便诞生了。

而不断出现的压缩波和膨胀波,会不停的来回来回跳动。因为喷流压力大于环境压力,膨胀波会不断产生,然后又不断消散,新的膨胀波继而又不断诞生,一波接一波,就形成了固定的驻波现象,再加上燃烧力度加强,被肉眼很好的识别,这就形成了我们看到的一个个马赫环。

火箭导弹战机的尾焰为何是一节一节的?

一节一节的叫做马赫盘。简单地说,马赫盘是喷口气流接近超过音速的时候,外围的气流撞到了外面的空气,被弹回来,反复交叉形成的一节一节的光环。

这只是说喷流的速度,和飞行器的速度关系不大。而且要在外接气压比较大的情况下才有,在太空或者特别高的高度因为周围的气压太小,根本弹不起来,所以这些喷流就会扩散,有时候就会形成高空羽流,没有一环一环的。

当然了,现阶段的空气发动机没办法在那么高的高空工作,要不然就上太空了。火箭在太空虽然速度快,但是看不见马赫盘。

火箭导弹战机的尾焰为何是一节一节的?

那叫马赫点,高速喷射的火焰所特有的现象,一节就是一马赫。比如火箭发射卫星的时候,尾焰上看到6个点,就意味着尾焰喷射速度至少6马赫

火箭导弹战机的尾焰为何是一节一节的?

那是“马赫环”,当战斗机的飞行速度达到音速的十分之九时,也就是常说的马赫数Ma=0.9(约950公里/小时)时,局部气流的速度可能就达到音速,产生局部激波,就会产生马赫环。另外,马赫环与发动机的推力大小也没有多大的关系,并不是马赫环越多,发动机的推力就越大。

要形成马赫环的条件有两个“1气体流速必须要超过音速;2超音速流体内压力与环境压力不相等”。而产生马赫环与战斗机是否超音速,发动机是否开加力并没有必然的联系。但是人眼能看到的马赫环,都是战斗机开了加力的。不开加力时也有,只是温度低,人眼看不到而已。因为当战斗机开启加力时,发动机的加力燃烧室就处于工作状态,高温燃气气流中没有被完全使用完的氧气,会被注入燃油继续燃烧,这时产生的温度会更高,而火焰也更加明亮,人眼就可以看到。

事实上,马赫环也是超音速气流内压缩波和膨胀波相互干涉形成的驻波。就是说,在航空发动机尾喷管喷出的高温高速气流内部,进行着“压缩-膨胀-压缩-膨胀”这样的循环。当喷出的气流内部压力大于外界压力时,刚喷出的气流就会发生膨胀,当膨胀后压力小于外界压力时,又将再次被压缩。这样的“膨胀-压缩-膨胀-压缩”状态持续出现着,也就产生了马赫环。当尾喷管喷出的气流压力小于外界压力时,气流就会被压缩,被压缩之后的压力大于外界压力时,又将再次膨胀,这时的状态是“压缩-膨胀-压缩-膨胀”,也可以产生马赫环。总而言之,只要超音速气流内部的压力和外界的压力不相等(大于或者小于)时都是可以出现马赫环现象的。

火箭导弹战机的尾焰为何是一节一节的?

马赫环啊,这么简单的问题

火箭导弹战机的尾焰为何是一节一节的?

这是由于飞行器超音速飞行时,尾喷流产生激波引起的,形成连续的膨胀波和压缩波系。

一节一节的圆环也叫做马赫盘,是在飞行速度达到音速的十分之九,即马赫数M0.9空中时速约950公里时,局部气流的速度可能就达到音速,产生局部激波。这种现象不需要飞行器超音速飞行下产生,只要飞机、导弹等出口气流达到超音速就可以出现,发动机地面试车时就可以看到。

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