火箭尾焰紋理機制?

火箭高速噴射出的尾焰為何有一格一格的紋理,形成機理是什麼


馬赫環,又稱馬赫盤
馬赫盤 Mach Disk,飛行中的噴氣式飛機的尾噴管處常會有光環,類似於火箭發射時火箭尾部的光環,這叫做馬赫環(又稱馬赫盤),這是由於氣體在出口繼續膨脹,然後受背壓環境的壓縮而產生的激波發光造成的(激波發光的原理與化學中電子躍遷有關)。
這是由於飛行器超音速飛行時,尾噴流產生激波引起的,形成連續的脹波、壓縮波系。
圓環也叫做馬赫盤。在飛行速度達到音速的十分之九,即馬赫數

Ma=0.9(約950公里/小時)時,局部氣流的速度可能就達到音速,產生局部激波。這種現象不需要飛行器超音速飛行下產生,只要飛機、導彈出口氣流達到超音速就可以出現,發動機地面試車就可以看到。飛機導彈在飛行時,由於為了超音速飛行 尾噴管採用了拉法爾噴管,從兩側的壁面流出的氣流在外界發生了折轉,並被多次折射、交叉的地方形成馬赫盤。


戰機發動機尾焰中平行的圓形光暈是怎樣形成的? - 光學


本人從火箭發動機尾焰進行說明
學過氣體動力學的同學們都知道噴管有燃燒室壓強,背壓以及噴口壓強。兩個壓強存在差異(即壓強差)便有力產生,這也是發動機推力中除了噴射工質外推理的另一個來源。當噴口處壓強等於背壓便是我們所謂的臨界狀態,只要一個大於另一個,就是欠膨脹和過膨脹。而欠膨脹指尾焰離開噴口時依舊沒有膨脹完全會在環境中繼續膨脹,而由於超過音速,在噴口處首先產生一個膨脹波,在尾焰邊界發生反射,進過多次反射,反射截面便形成了局部的擾動,繼而形成馬赫環(就是那個圈圈)


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