天天看點

馬赫是什麼意思?1馬赫速度到底有多快?相當于每小時多少公裡?

導語

每一個飛行器在騰空而起的那一刻,都有一個被人類所制約的速度,那就是馬赫,不僅是一個摘的速度的機關,而且還是速度與音速的一個比。

這個量詞反映了飛機在大氣層中不同的速度級别,同時也反映了空氣動力學特性與聲學特性的互相比對的程度。

馬赫是什麼意思?1馬赫速度到底有多快?相當于每小時多少公裡?

讓馬赫倍感神秘的原因,不僅僅是因為我們很少接觸到這麼大的速度,而且還有馬赫和該速度相對應需要達到的音速的數量。

因為在很多人的印象中,超音速那麼快的速度不是十倍音速就是二十倍音速,而這并不是事實,是以馬赫到底有多快呢?

相當于每小時又有多少公裡呢?

馬赫是什麼意思?1馬赫速度到底有多快?相當于每小時多少公裡?

一、什麼是馬赫。

馬赫是什麼意思?1馬赫速度到底有多快?相當于每小時多少公裡?

馬赫數又稱馬赫數,其實體定義就是飛行速度與聲速的比值,聲速就是物體在空氣中傳播到的速度,由所有氣體的主栓速度決定,對于大氣層的空氣來說,聲速是343m/s。

由此可知,馬赫數在地表大氣中的速度為馬赫數為1時,飛行器的速度為343m/s,而随着馬赫數增大,飛行器的速度也随之增大,到馬赫數2時,其速度為686m/s。

馬赫是什麼意思?1馬赫速度到底有多快?相當于每小時多少公裡?

在飛行器産生巨大的氣動力,越飛越快,當飛行器的馬赫速度達到超過音速時,即飛行器飛行的速度超過了音速,此時飛行器就達到了超音速。

一般來講,當馬赫速度達到音速的1.2倍時,就已經達到了超音速,聲速大約是每秒343米,是以超音速飛行器的速度就大概是412米每秒。

馬赫是什麼意思?1馬赫速度到底有多快?相當于每小時多少公裡?

我們可以來做一個計算,轉換成公裡每小時的速度,343米每秒乘以3.6,得出的結果就是公裡每小時超音速約為1235公裡每小時,轉化成我們熟知的機關制就是1235km/h。

馬赫是什麼意思?1馬赫速度到底有多快?相當于每小時多少公裡?

在超音速的基礎上,還有高超聲速,當飛行速度超過5馬赫,即飛行速度超過了1715米每秒或者6174公裡每小時的時候,這個速度就是高超聲速,當到達9馬赫的時候,這個速度就已經到了超高音速。

馬赫是什麼意思?1馬赫速度到底有多快?相當于每小時多少公裡?

二、什麼是馬赫的相對性?

馬赫是什麼意思?1馬赫速度到底有多快?相當于每小時多少公裡?

我們知道飛機在不同的高度和空氣密度中,飛行速度是不一樣的,是以馬赫數也是受着飛機飛行環境的影響,會随着飛機要飛的飛行高度的變化而變化。

當我們以一馬赫的速度在高高的空中飛行時,此時由于高空空氣稀薄,688m/s的速度并不能滿足1馬赫的速度。

因為聲速是由氣體主鍊速度決定的,如果空氣稀薄,空氣分子間的碰撞減少了,主鍊速度自然就會增大,也就是說聲速也就變大了。

馬赫是什麼意思?1馬赫速度到底有多快?相當于每小時多少公裡?

是以在高空飛行時,聲速會變大,此時的音速并不是343m/s,而是比表面上大,是以同樣的飛行速度下,其馬赫數也會增大,這就是馬赫數的相對性。

換句話說,不同環境中的音速都不同,才會導緻飛行速度達到音速的情況不同,進而導緻不同環境中的馬赫數也不同。

馬赫是什麼意思?1馬赫速度到底有多快?相當于每小時多少公裡?

三、為什麼馬赫1.2就是超音速。

大部分人都知道飛機的超音速大概在1.2—1.4馬赫,但是有一部分人卻不知道為什麼剛剛1.2馬赫就已經是超音速了。

這是因為飛機的速度不僅可以用馬赫數來辨別,還可以用動壓來辨別,動壓是用來表示飛機面對氣動壓力的,用公式表示為q=0.5×ρ×V^2(其中ρ為大氣密度,V為速度)。

在過去的飛行速度還不是很快的時候,大多數飛機都是使用動壓來辨別速度,這是因為飛行速度越快,飛機在飛行過程中會受到的阻力就越大,這樣的話才需要更大的動壓來對應。

超音速是一種高速的狀态,而要打破無阻力狀态所需要的動壓就是1馬赫的2.5倍,也就是說1馬赫的飛機動壓是0.5馬赫的2.5倍,達到1.25。

這就是為什麼飛機的超音速是在1.2—1.4馬赫數之間的原因。

四、馬赫速度有什麼用。

除了用來說明超音速的大小,馬赫數在飛機飛行中有着很多的作用,最重要的作用就是飛行時操縱飛機的依據。

操縱飛機是一件非常複雜的工作,飛機在飛行過程中會受到的外力有重力和升力,這兩個力能夠讓飛機往左往右上下飛行,這些力加起來就是飛機受到的總力。

我們知道,力等于品質乘以加速度,是以要想飛機在空中飛行,就必須讓飛機受到的力大于0,這樣飛機才有加速度,才能在空中飛行。

是以在飛機的操控過程中,一定要知道飛機受到的外力,才能知道飛機的加速度是多少,但是如果直接算出來,就顯得極為麻煩。

這時馬赫數就很有用了,馬赫數是飛機的速度,而飛機速度是由馬赫數乘以音速得來的,兩個相乘的結果不是别的,就是飛機的動壓,是以如果想計算飛機的加速度,就不需要直接計算了。

隻需要将飛機的動壓減去飛機的外力就可以得到飛機的加速度,于是馬赫數就成了計算飛機加速度的絕佳工具,極大地友善了飛機的操控。

另外,馬赫數還可以用來計算飛機在超音速飛行時飛機的安全系數,由于超音速飛行需要飛機承受更大的動壓,是以要想飛機在超音速飛行中不壞,動壓就不能太大。

隻有當飛機的動壓小于1.25的時候,飛機的安全系數就大于1,是以在超音速飛行時,我們隻要将飛機的動壓減去1.25,得到的結果就是飛機的安全系數。

結語

自從兄弟倆發明出了飛機,人類的生活就發生了徹底的變化,原先隻能徒步、騎馬,需要很長時間去到别的地方,如今隻需要一架飛機,就能在幾個小時的時間内到地球上任何地方。

飛機的發明從此改變了人們的生活方式,也改變了國與國之間的聯系,從此人類走向了全球化,可以更加便利地和全世界的人們交流。

現在,飛機的發展已經走出了井噴期,速度每況愈下,普通飛機已經無法滿足人們的需求,于是各國為了追求超高音速飛機的研究付出了巨大的努力。

為了在飛機的發展上取得更大的進步,各國已經開始展開艱苦卓絕的探索,隻有科技得到更大的發展,飛機的發展才會有更大的突破。

繼續閱讀