马赫究竟是啥意思?1马赫速有多快?相当于每小时多少公里?
马赫究竟是啥意思?1马赫速有多快?相当于每小时多少公里?
“每小时多少公里?”这是我们经常会遇到的问题,马赫这个单位又不是不能直接转化为时速公里。
但又有许多人拿不准到底1马赫是多少,都说每小时1225公里,但是为什么听起来有些模糊呢?
因为这1馬赫并不是一个固定值,还有温度和高度的影响。
0.6马赫相当于多高,都说成相当于一架空客A300的商业航班高度,爱丽舍号客机8马赫都差不多接近小行星带武装卫星上空。
什么是“马赫”?
那么,马赫又是什么?
其实马赫是一个用于描述物体在流体中运动的单位,由奥地利气象学家和空气动力学家恩斯特·马赫于1987年首先提出。
Matn是流体声速与流体速度的比值,常用符号M表示。
在国际计量标准中,马赫被归类为无量纲数,因为它是两个同量纲量的比值,单位被约掉,因此无量纲也就没有单位。
1马赫表示物体在气体中移动的速度等于温度下气体的声速;
若含有大于1马赫的数值,则表示物体速度大于声速;
若是小于1马赫,那么物体速度就慢于声速。
因此,若将1马赫进行数值转化,1马赫大约等于每小时1225公里的速度。

然而,由于声速受到温度、压力、高度和气体成分等因素的影响,因此,对于特定流场来说,1马赫并不是一个固定值。
在海平面、温度20℃、绝对压强101325Pa条件下,1马赫=340.3m/s=1224.55km/h,但随着环境条件的变化,1马赫的数值也会发生变化。

然而实际上,在航空航天领域,这些具体的数值往往并不是非常重要,因为它们只是在特定环境条件下进行稳定工作的理论数据。
在实际应用中,工程师往往需要根据各种飞行条件和性能需求来计算出相应的马赫数,而不是严格遵循具体的数值。

根据流体状态的不同,将流体分为两类:
第一类是亚音速流体,声速大于流体移动速度,包括亚音速状态,即音速以下;
第二类为超音速流体状态,即音速以上,其中又可以将超音速分为超音速阶段和高超音速状态。
流体运动状态随着马赫数的变化而变化。

当流速在0到1之间时,称为亚音速状态;
当流速在1到5之间时,称为亚音超状态;
当流速在5到10之间时,称为超音高速状态;
当流速在10到25之间时,称为高超音速状态;
当流速在25以上时,称为极高超音速状态。
不同的飞机根据马赫数可分为亚音速飞机、亚音超飞机、超音速飞机、高超音速飞机和极高超音速飞机,以此来更好地帮助飞机发制造商以及使用者了解飞机最大飞行速度以及其气动设计要求.

1 马赫相当于多少?
说到1 马赫,那么3.4马赫飞机又相当于每小时多少公里呢?
我们知道声音传播速度会因为音源媒介性质的不同产生变化。
例如在空气中,声音传播速度要慢于在水里的传播速度,同时在钢铁中的传播速度速度又快于水中的传播速度,这就是声速的媒介性。
根据查阅资料,我们可以得出,在海平面,其温度为20℃,一马赫=1225 km/h,那么在3750m高空,我们可以算出一马赫=1093 km/h,因此,在3750m高空3.4 马赫=1093 km/h * 3.4=3726.2 km/h。
再往上,高空气流逐渐稀薄,我们再查阅资料,在10668m高空,一马赫=946 km/h,那么再按照公式进行计算,我们可以得出3.4 马赫=946*3.4=3226.4 km/h。

从这组数据我们能够看出:空气密度的下降使得声速减小,迈向超音速飞行器的门槛降低,同时也限制了不能够达到8≥3.4 的众多喷气式 的客机继续爬升。
除此之外,如果要再往高处飞行,就要使客机进一步加快速度,否则就要降低当前高度。

不然的话就会导致客机失去高度,这样一来,不仅浪费燃料,更会导致飞行效率降低,因此这就是为什么喷气式客机一般飞到10668m高度停留不前的原因。
不仅如此,正是因为这些原因,我们海洋表面上那些高速巡航导弹潜艇都不会潜到更深3500m以下去,不然他们就会像客机一样面临一些以前提到的问题。
子弹为什么能够飞过音障?
那么我们拿着一个手枪想打穿玻璃窗,我们就会看到子弹飞出枪管的一瞬间,在子弹周围出现了一个激波,就算眼睛没有看到,那也是能够听到的“啪”的一声,因为这个声音爆破的极大,这是害怕我们将枪口对着耳朵时会听到爆炸一般的程度。
其实它并不是声音变大,而是将这些压力空气都压缩起来了,并且最终形成“爆轰”效应,这个爆轰效应就是我们以前提到过的四个阶段中的一个级别。
根据查阅资料,其实这就是一场战斗发生过程中声音传播的一种影响情况,同时这一过程也极大地影响到了人们当时捕捉声音信息准确性的情况。

许多人当地的人们都以为那场战斗的轰鸣声就是来自爆炸,但是直到现在考古学家都没有发现留下炸弹痕迹的地方,那么这种情况就导致人们对于这场战斗产生许多关于真相的问题,并且直到现在也都是谜团一般的存在。
这个爆轰效应使得当时他们可能通过听声音来判断方位,但是却听不准确,这样就成为了他们掩去耳朵弥补不足的一项技能,这使得他们很好地探知这片区域爆炸的位置和时间等情况。

但这也导致了另外一个影响:耳朵闪光性盲鸣现象需要长时间逐渐消退才能恢复,所以没有办法造成那些受过战斗洗礼的人们在日后生活中能很好的与普通人一样听东西或者能够抓住某件事情的重要性问题。
其实这个效应就是属于我们以前提到过的“音爆”,同样还有另一个名词:音障,不过这一现象也深深影响到了飞机设计,使得直到现在飞机设计厂商仍会在使用3.4以下对飞机进行设计。

“音障”则指的是当飞行器缓慢接近1 马赫时空气阻力急剧升高,这种现象不仅会影响到许多气动特性,如沮丧涡旋问题,还会导致需要更多动力来维持高度,这便大大的增加了育种。
还有一些其他问题,但现在主要集中在冲击波和气动加热上,这些问题使超音速飞行器需要特别特别设计,以帮助它们应对这些挑战。

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