Маха конус

Конус Маха.

Ма́ха ко́нус (по имени Э. Маха), характеристический конус, — область поля сверхзвукового течения, в которой распространяются бесконечно малые возмущения давления от точечного источника возмущений. Если в однородной сжимаемой среде со сверхзвуковой скоростью V движется точечный источник возмущений P, то при своём движении он порождает бесконечно малые возмущения давления, которые распространяются в среде со скоростью звука a. Расположение зон возмущающего течения для четырёх последовательных моментов времени показано на рис. Поскольку V > a, то возмущения, вызванные источником P в положениях 3, 2, 1 и 0, не могут догнать и обогнать источник P в положении 4. Таким образом, все возмущения будут распространяться в потоке внутри конуса с вершиной в точке P и углом полураствора µ, называемом углом Маха и определяемым по формуле sinµ = a/V = 1/M, где M — Маха число. Линия PA называется линией, или волной Маха; она является огибающей поверхностью передних фронтов звуковых волн, и на ней возмущения расположены наиболее плотно, так как все звуковые волны находятся в одной и той же фазе колебания — в фазе сжатия. Поверхность М. к. служит естественной границей, разделяющей всё пространство на две области — невозмущённую и возмущенную. Эта концентрация возмущений внутри М. к. определяет многие особенности аэродинамики больших скоростей.

Источником малых возмущений практически может служить любое малое препятствие, например риска или бугорок на обтекаемой поверхности. В сверхзвуковом потоке от каждого малого препятствия отходит волна Маха, ограничивающая область распространения вызванных этим препятствием возмущений. Это свойство используется в оптических методах исследования течений около тела, путём нанесения рисок на его поверхность.

В. А. Башкин.