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。

有两个重要的发生条件：

1. 流体必须为超音速
2. 超音速流体内压力与环境压力不相等

此外如果需要超音速的流体温度较高才能用肉眼观测到。温度低的马赫环虽然存在，但是我们看不到。

能超音速飞行的飞机（亚音速民航客机显然不行）的发动机喷嘴都是收敛 - 扩张型，喷出的气体在收敛段由亚音速加速至音速。从最窄处到喷嘴为扩张段，这一段气流会被加速至超音速，甚至火箭发动机的喷气速度为数倍音速。

（虽然理论上亚音速喷嘴也可以支持飞机超音速飞行，因为喷气温度高音速也高，而推力是根据喷气速度来计算而不是音速的倍数也就是马赫数）

喷管中的最窄截面积决定了发动机的通气量，而喷嘴面积和最窄截面积之比决定了最终喷气速度。

通常超音速喷嘴都可以调节这两个截面积来控制推力。

当飞机的加力燃烧室开启时，燃气中未完全耗尽的氧气会被继续注入燃油燃烧。燃气达到更高的温度。这时喷出的燃气呈明亮的红热状态。

假如这时喷嘴处的喷气压力和外界不相同，恭喜你，你将看到明亮耀眼的马赫环。

喷气压力高于环境压力（上）

喷出的超音速流体压力高于环境压力，会直接膨胀，而膨胀后压力又比环境低了，再被压缩，再膨胀。

喷气压力低于环境压力（下）

喷出的超音速气流由于压力低于环境，会形成一道激波并被剧烈压缩。在这道激波压缩后，压力反而又高于了环境压力，会再形成膨胀波。然后再被压缩，再膨胀。循环下去，所以人能看到一道规律的钻石状马赫环。

也就是说只要喷出的超音速流体只要压力不等于环境压力，就会形成「膨胀 - 压缩 - 膨胀 - 压缩……」的循环现象，唯一的区别是，第一道波是激波压缩还是直接膨胀。所以不管是哪种情况，看起来都差不多。

当尾流压力增加时，密度提高，速度变慢，总温不变而静温提高。也就是压力大的地方气就热了，且这时高温会更促使加力燃烧室喷出的未完全燃烧燃油再次燃烧，且本来气体温度的变化也会影响颜色。（如果飞机不开加力，喷气也是超音速的，只是不明亮，所以肉眼看不到）

超音速喷管，钻石状马赫环 https://www.zhihu.com/video/1082465328776134656

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