马赫锥

当一个微弱的点扰源(如尖头弹丸的顶尖)以超声速在大气中运动或位于超声速匀直流中时，存在一个以点扰源为顶点、把空间分为扰动区和未扰动区的锥面，称为马赫锥，锥的半顶角称为马赫角。它是奥地利物理学家E.马赫于1887年在分析弹丸扰动的传播图形时首先提出的，因而得名。微弱扰动使气体的速度、压强、密度和温度等发生微小的变化，并以声速相对于气体而传播。马赫锥的形成可用点扰源的运动来说明 (图1)。

若点扰源以超声速v在空气中作等速直线运动，则一秒钟后，扰源由A点(经B、C点)到达D点，走过的距离等于v。这时，在A点产生的扰动扩展到以A点为中心、速度c为半径的球面上。由于v>c，故D点在以A为中心的圆外。扰源于B、C等点产生的扰动，也分别扩展到相应的球面上。马赫锥就是以直线DE为母线的锥面，这个锥面就是那些球面的包络面。锥面的半顶角为马赫角(μ＝arc sin)。随着扰源向前运动，马赫锥也作为一个波面往前传播，故有时也称马赫波。若取随扰源运动的相对坐标系，则成为定常超声速流中的马赫锥。对于二维平面流动，马赫锥退化为两条直线，称为马赫线。若扰源以亚声速运动，则产生的扰动可传到扰源之前(图2)，因而不形成马赫锥。