激波

激波又称“冲波”。是当超音速气流受到固体边界的阻碍，或处于由低压区流向高压区时，在流场中形成的一个极薄的分界面。通常可认为激波厚度为零，在理想流动情况下，就把激波面作为气流参数如速度、压强等的间断面。在激波上游一侧的气流总是超音速的，而下游一侧的气流则可能是超音速，也可能是亚音速。激波前后气流参数的变化过程是绝热的，但是不等熵[shāng]的。波后气流速度突跃下降，而压强、密度和温度都是突跃升高。由于不等熵的缘故，所以波后的总压下降，说明气流通过激波的机械能损失。但因波前后的流动是绝热的，故波后总温不变。激波面与来流速度相垂直的称为正激波，激波面与来流速度不垂直的称为斜激波。超音速气流绕钝头回转体所产生的抛物面形且和物体分开的激波称脱体激波，在物体头部前方为正激波，其他部分为斜激波。

因此，实际激波是有厚度的，但数值十分微小，只有气体分子自由程的某个倍数，波前的相对超音速马赫数越大，厚度值越小。在激波内部有气体与气体之间的摩擦存在，使一部分机械能转变为热能。所以激波的出现意味着机械能的损失和波阻力的产生。因此在设计飞行器时，一般应避免激波的出现或减弱激波强度。激波就其形状来分有正激波、斜激波、离体激波、圆锥激波等。

激波的波阵面与来流垂直。超音速气流经正激波后，速度突跃式地变为亚音速，经过激波的流速指向不变。图a曲线激波中的中间一段是正激波。此外，在超音速的管道流动中也可以出现正激波。

波阵面与来流不垂直。图a 曲线激波中除中间一小段是正激波外，其余部分都是斜激波，与正激波相比，气流经过斜激波时变化较小，或者说斜激波比正激波为弱。此外，气流经过斜激波时指向必然突然折转。因而有两个角度，一个是波阵面与来流指向之间的夹角，或称激波斜角β,另一个是波后气流折离原指向的折转角δ。β角越大，激波越强。β角小到等于马赫角时，激波就减弱到变成微弱扰动波或马赫波了。超音速飞机的翼剖面一般采用尖的前后缘，如图b，这时头部出现斜激波。斜激波后的压强升高量比正激波为小，机翼受到的波阻力小。后缘处也有激波，那是因为上下翼面流来的气流要在后缘处汇合，两方面来的气流都折转指向才能汇合成一个共同的指向，斜激波正是超音速气流折转指向的一种形式。

那种不依附于物体的激波称为离体激波。图b 是附体激波。翼型的半顶角确定之后，飞行马赫数M1要大到一定的值之后才有附体激波存在。飞行马赫数未达此值以前只存在离体激波。而像图a那样的钝头物体，则不论M1多大都只存在离体激波，只是随M1上升，离体激波至物体的距离有所缩小而已。离体激波中间很大一部分十分接近于正激波，波后压强升得很高，物体的波阻很大。这正是航天器重返大气层时所需要的。航天器在外层空间绕地球转动时速度很高，具有巨大的动能。重返大气层时要把速度降下来，使动能迅速变为热能并迅速耗散掉。离体激波比附体激波能消耗更多的动能，钝头又正好覆盖烧蚀层，任其烧蚀以耗散热能（见烧蚀防热）。一个圆锥放在超音速气流里（迎角为零）,如M1足够大时便产生一个附体的圆锥形的激波面(图c )。气流通过圆锥激波的变化与平面斜激波是一样的。所不同的是气流经过圆锥激波的突变之后还要继续改变指向，速度继续减小，最后才渐近地趋于与物面的斜角一致。也就是说，气流在激波上指向折转不够，所以当半顶角相同时，圆锥所产生的圆锥激波较之二维翼型的激波为弱。

声爆马赫波磁顶大气层再入核武器