超音速气流遇到物体阻挡时,流速会迅速降低到亚音速然后流过物体,并以激波的形式向后释放,同时产生很大的波阻。
声音在大气层中的传播速度是不固定的,空气密度越大,气温越高,声音传播速度越快。一般在海平面高度,音速大约可以超过1200㎞/每小时;在一万米高空,音速大约在1050km/h~1080km/h之间;当飞行器即将接近音速的时候,由于前部的空气分子很难散开,所以形成巨大的阻力,飞行器前部的空气温度也会迅速上升,这种现象叫做声障或者音障。这时候,堆积在飞行器前部空气会以冲击波爆发的形式向后部散开,产生像放炮一样的噪音,这种声音叫做音爆。飞行器在突破声障的时候由于前部空气的剧烈压缩和向后释放,会使得空气中的水分迅速凝结,瞬间形成一团环状的白色音爆云。
火箭前部的音爆云
超音速气流内的压缩波和膨胀波会相互作用而形成驻波,这两股波此消彼长不断出现,会形成一连串像钻石般的马赫环。马赫环在低温气流中不可见,而在高温气流中则绚丽夺目。超音速气流流动时,当压力高于外界环境,就会膨胀,膨胀后压力迅速降低,当压力低于外界环境,气流又会重新收缩,使得压力再次超过外界环境,这种现象会不断持续,马赫环就这样产生了!随着气流能量不断消耗,减弱,气流降为亚音速,马赫环才会最终消失。
战斗机尾焰产生的马赫环