马赫环是什么？是怎样形成的？

答：

马赫环是超音速气流内压缩波和膨胀波相互干涉形成的驻波。

拉瓦尔喷管

首先我们要知道什么是拉瓦尔喷管，当高压低速的气流经过拉瓦尔喷管之后将会变成低压高速的气体，此时的气体比空气压力低时，会被周围的空气压缩，但当压缩到一定程度后，将会膨胀，过度膨胀后又会被环境空气压缩，如此不断循环往复，直至气体耗散到空气当中。当此时的气体压力比空气压力高时，则将先膨胀后压缩，然后继续循环。

其次这里的马赫，既是由于其得名来自著名物理学家恩斯特·马赫，也是由于发生该现象需要气体达到音速（马赫作为速度单位时即指一倍音速）。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。燃烧的充分程度使得颜色和亮度都有所区别。

图源RMIT University

参考资料：

「马赫环」是什么，它的产生原理是怎样的？

by freelance

Q.E.D.