我們經常能夠看到戰鬥機加力起飛中，尾噴管回噴出一節一節的漂亮鑽石型尾焰，在夜間尤為清晰，其實除了戰鬥機之外，火箭在夜間發射時，也能觀察到這種尾焰。
戰鬥機尾部火焰裡噴射出美麗的馬赫環是如何產生的
噴氣式發動機尾部的馬赫環
馬赫環也就是學術上的馬赫盤，馬赫盤（Mach Disk）是當氣流以超音速和低於外部大氣的壓強離開噴嘴時發生的一種氣體現象，呈現等間距圓環的形狀，常見於火箭發動機或噴氣發動機的排氣羽流中。也稱衝擊鑽石（Shock Diamonds）。
航天器尾部噴射出了8個馬赫環
馬赫環示意圖
馬赫環的形成原因細說起來有些複雜，但基本可以理解為因尾焰噴流內複雜超音速流場，於是在激波作用下，區域性噴流的密度和壓力產生了規律突變所致。
殲20起飛時尾部噴出美麗的馬赫環非常搶眼
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。當氣壓 Ma=0.9（約950公里/小時）時，區域性氣流的速度可能就達到音速，產生區域性激波。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 尾噴管採用了拉瓦爾噴管，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。
過膨脹流中產生馬赫盤的波的結構
欠膨脹流中產生馬赫盤的波結構
在這個膨脹與壓縮過程中，超音速噴流內會產生一系列複雜的斜激波和正激波，以及普朗特-邁耶膨脹波和普朗特-邁耶壓縮波。這一系列複雜激波會導致噴流在膨脹和壓縮段交界處溫度急劇升高，高到足以再次點燃噴流中任何殘存燃料，使其燃燒發光。正式這些燃燒著的剩餘燃料，形成了一節一節的菱形火焰圖案，使馬赫環在噴流中閃閃發光。
美國F22戰鬥機加力是尾部產生的馬赫環
除了戰鬥機發動機的加力尾焰外，在大氣層內工作的火箭發動機、衝壓發動機或超音速燃燒衝壓發動機都會產生馬赫環。在外太空工作的火箭發動機則無法看到馬赫環，因為這裡沒有大氣，噴流無法進行膨脹與壓縮迴圈，無法產生激波點燃噴流中的剩餘燃料。
所以馬赫環的形成需要三要素：超音速噴流、大氣層內飛行、噴流中的剩餘燃料。
我們經常能夠看到戰鬥機加力起飛中，尾噴管回噴出一節一節的漂亮鑽石型尾焰，在夜間尤為清晰，其實除了戰鬥機之外，火箭在夜間發射時，也能觀察到這種尾焰。
戰鬥機尾部火焰裡噴射出美麗的馬赫環是如何產生的
噴氣式發動機尾部的馬赫環
馬赫環也就是學術上的馬赫盤，馬赫盤（Mach Disk）是當氣流以超音速和低於外部大氣的壓強離開噴嘴時發生的一種氣體現象，呈現等間距圓環的形狀，常見於火箭發動機或噴氣發動機的排氣羽流中。也稱衝擊鑽石（Shock Diamonds）。
戰鬥機尾部火焰裡噴射出美麗的馬赫環是如何產生的
航天器尾部噴射出了8個馬赫環
戰鬥機尾部火焰裡噴射出美麗的馬赫環是如何產生的
馬赫環示意圖
馬赫環的形成原因細說起來有些複雜，但基本可以理解為因尾焰噴流內複雜超音速流場，於是在激波作用下，區域性噴流的密度和壓力產生了規律突變所致。
戰鬥機尾部火焰裡噴射出美麗的馬赫環是如何產生的
殲20起飛時尾部噴出美麗的馬赫環非常搶眼
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。當氣壓 Ma=0.9（約950公里/小時）時，區域性氣流的速度可能就達到音速，產生區域性激波。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 尾噴管採用了拉瓦爾噴管，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。
戰鬥機尾部火焰裡噴射出美麗的馬赫環是如何產生的
過膨脹流中產生馬赫盤的波的結構
戰鬥機尾部火焰裡噴射出美麗的馬赫環是如何產生的
欠膨脹流中產生馬赫盤的波結構
在這個膨脹與壓縮過程中，超音速噴流內會產生一系列複雜的斜激波和正激波，以及普朗特-邁耶膨脹波和普朗特-邁耶壓縮波。這一系列複雜激波會導致噴流在膨脹和壓縮段交界處溫度急劇升高，高到足以再次點燃噴流中任何殘存燃料，使其燃燒發光。正式這些燃燒著的剩餘燃料，形成了一節一節的菱形火焰圖案，使馬赫環在噴流中閃閃發光。
戰鬥機尾部火焰裡噴射出美麗的馬赫環是如何產生的
美國F22戰鬥機加力是尾部產生的馬赫環
除了戰鬥機發動機的加力尾焰外，在大氣層內工作的火箭發動機、衝壓發動機或超音速燃燒衝壓發動機都會產生馬赫環。在外太空工作的火箭發動機則無法看到馬赫環，因為這裡沒有大氣，噴流無法進行膨脹與壓縮迴圈，無法產生激波點燃噴流中的剩餘燃料。
所以馬赫環的形成需要三要素：超音速噴流、大氣層內飛行、噴流中的剩餘燃料。