高超音速飞行

高超音速飞行是以大于 5 马赫的速度在高度约 90 公里以下的大气层中飞行，空气离解开始变得显着并且存在高热负荷的速度。 截至 2020 年，在热层以下的速度已达到 25 马赫以上。

空气在物体周围流动的驻点是其局部速度为零的点。 此时空气在该位置周围流动。 形成冲击波，使空气从停滞点偏转并将飞行体与大气隔离。 这会影响飞行表面的升力能力以抵消其阻力和随后的自由落体。

为了以比超音速更快的速度在大气中机动，推进的形式仍然可以是吸气系统，但冲压喷气发动机不足以使系统达到 5 马赫，因为冲压喷气发动机将气流减慢到亚音速。 一些系统（乘波器）使用一级火箭将物体推进到高超音速状态。 其他系统（助推滑翔飞行器）在初始助推后使用超燃冲压发动机，其中通过超燃冲压发动机的空气速度保持超音速。 其他系统（弹药）使用大炮作为初始助推器。

高超音速流是一种高能流。 动能与气体内能之比随马赫数的平方增加。 当这种流动进入边界层时，由于空气与高速物体之间的摩擦，会产生高粘性效应。 在这种情况下，高动能部分转化为内能，气体能量与内能成正比。 因此，由于流动动能的粘性耗散，高超声速边界层是高温区域。 另一个高温流区域是强弓形激波后面的激波层。 在冲击层的情况下，流体的速度在通过冲击波时不连续地减小。 这导致动能损失和冲击波背后的内能增加。

由于冲击波背后的高温，空气中分子的解离变得热活跃。 例如，对于 T > 的空气 2000 K，双原子氧离解成氧自由基活跃：O2 → 2O For T >; 4000 K，双原子氮解离成 N 自由基是活跃的：N2 → 2N 因此，在这个温度范围内，等离子体形成： -分子解离，然后氧和氮自由基重新结合产生一氧化氮：N2 + O2 → 2NO，然后 解离并重组形成离子：N + O → NO+ + e−

在标准海平面条件下, 低密度空气稀薄得多。由于这个大的自由平均路径，基于连续体假设的空气动力学概念、方程和结果开始崩溃，因此必须从动力学理论考虑空气动力学。 这种空气动力学状态称为低密度流。