Ди́ски Ма́ха (кольца Маха) — стационарные повторяющиеся волновые образования в сверхзвуковой струе газов , исходящих, например, из сопел турбореактивных , прямоточных и ракетных двигателей. Диски Маха становятся видимы при сгорании топлива вне двигателя. В турбореактивном двигателе это возможно при включении форсажа .

Механизм образования

Диски Маха образуются в сверхзвуковой струе исходящих газов, давление которых на срезе сопла немного больше или меньше атмосферного. На выходе из сопла атмосферное давление расширяет/сжимает недорасширенную/перерасширенную струю газа, что приводит к изменению направления движения внешних слоёв газа от осевого к радиальному. Изменение направления сверхзвукового потока газа происходит на ударных волнах . Там, где направление потока газа снова становится параллельным центральной линии потока, располагается первая . Струя газов, проходя через прямой скачок сжатия, разогревается и воспламеняет несгоревшее топливо, делая видимым первый диск Маха. Светящаяся область может иметь форму диска или ромба. Расстояние от среза сопла до первого диска Маха можно приближенно определить по следующей формуле:

${\displaystyle x=0.67D_{0}{\sqrt {\frac {P_{0}}{P_{1}}}}}$ ,

где D ₀ — диаметр среза сопла,

P ₀ — давление потока на срезе сопла,

P ₁ — атмосферное давление.

При прохождении через прямой скачок сжатия в диске Маха давление газа может стать выше атмосферного. Тогда процесс расширения повторяется с завершающим образованием следующего диска Маха. Этот периодический процесс сжатия/расширения был бы бесконечным, если бы не влияние вязкости газа на демпфирование колебаний давления.

См. также

• Сопло Лаваля
• Форсаж
• Выхлопные газы
• Ударная волна
• Течение Прандтля — Майера

Примечания

Ссылки

• от 5 ноября 2015 на Wayback Machine , aerospaceweb.org (англ.)