>Остальное обсуждение действительно не принципиально, но вопрос сводится не только к "определению скорости звука в облаке выхлопа РДТТ".
Вопрос к этому не сводится.
1) Впервые конус проявляется тогда, когда облако выхлопа РДТТ не поспевает за газами, движущимися внутри конуса Маха ракеты.
Почему не поспевает?
а)Прежде всего потому, что внутри конуса Маха газ уже движется вместе с ракетой, а за его пределами неподвижен. Газы РДТТ внутри конуса Маха встречают меньшее сопротивление. Которое сразу возрастает, как только они пытаются пересечь границу конуса.
б) Потому что внутри конуса Маха газ уже разогрет. И скорость звука в нем выше. Поэтому при равных скоростях сопротивление сверхзвуковому движению в этой среде меньше, чем в невозмущенном воздухе(меньше М - меньше сжатие, меньше нагрев, в итоге - меньшее противодействующее давление)
2) Повторные появления конуса показывают те же самые углы, что и первое. Соответствующая обстановка достаточно хорошо анализируется. В частности, хорошо видно, что конус с непрерывной прямолинейной границей образуется как в облаке дымов, так и на границе с уже явно лишившейся дымов областью - т.е. областью невозмущенного воздуха.
3) Вообще говоря, известна характерная температура в камерах сгорания пороховых двигателей ~1700 К. И известна температура воздуха на высоте 65 км - что-то около 350 К. Отличие в 5 раз. Корень квадратный - чуть больше 2. Конус Маха мог приобрести угол, соответствующий двойной скорости звука по сравнению с атмосферной - исключительно в том случае, если бы газы РДТТ находились в первобытном состоянии с температурой камеры сгорания.
Но уже на выходе из сопла они имеют заметно более низкую температуру - просто потому, что энергия поступательного движения этих газов возникает исключительно за счет тепловой.
Простая оценка показывает, что при характерной для твердотопливных двигателей молекулярной массе 30-40 характерных же трехатомных продуктов(вода, углекислый газ) тепловая энергия газов с теплоемкостью трехатомного газа 3R немного отличается от кинетической энергии продуктов сгорания, движущихся с разумной скоростью. Так тепловая энергия тонны газов составляет (1.1-1.4)х10^9 Дж. А кинетическая энергия той же тонны, движущейся с относительной скоростью 1000 м/с это 0.7х10^9 Дж. Помимо собственного движения газ совершает работу по радиальному расширению над атмосферным воздухом в объеме не менее 5х10^7 м3(при данных НАСА о скорости), имеющего давление не менее 10 Па(реально больше в 1.5-2.3 раза).
А это никак не менее 0.5х10^9 Дж.
0.5+0.7=1.2
И все это за счет внутренней энергии, имевшейся в камере сгорания. И где этим газам иметь температуру, обеспечивающую удвоение скорости звука?
