马赫数是什么?1马赫约等于多少公里/小时
马赫并不是自然常数,而是以19世纪奥地利物理学家恩斯特·马赫命名的一种速度表示方法。它用物体速度与局部音速的比值来描述:物体速度若等于音速就是1马赫,大于音速就是超音速,小于音速则为亚音速。
音速并非恒定数值,会随空气温度、气压和海拔高度变化。因此,马赫数对应的实际速度不是固定不变的。在标准大气条件下,声速大约为340米/秒,折合约1224公里/小时,这就是通常所说的1马赫的大致数值。但在不同高度或温度下,这个数值会有显著偏差。
当飞行器速度超过1马赫时会产生音爆。可以把空气看成流体:飞机在空气中前进会激起声波。当速度低于音速时,这些声波在飞机前方扩散;一旦飞机跑得比自己发出的声波还快,声波就追不上机身,机头前方的空气被压缩形成高压区,机尾出现低压区,二者之间的剧烈压差产生冲击波,也就是人们听到的音爆。冲击波沿飞机后方形成一个圆锥形区域,称为马赫锥,处在这个锥体覆盖范围内的人会感受到音爆。 龙8头号玩家
历史上首位正式突破音障的人是美国空军飞行员查克·耶格尔(Chuck Yeager),他于1947年10月14日驾驶贝尔X-1飞机实现了超音速飞行。X-1由载机携带至高空后释放,随后像火箭一样加速爬升并超过当地音速,这次飞行证明了“音障不可逾越”的看法是错误的。耶格尔的成功既归功于其高超的驾驶技术,也得益于对飞机空气动力学和稳定性所做的专门改进。
音爆的强弱和传播范围受多种因素影响:飞机体积、重量、外形会影响它推动空气时产生的冲击波强度;飞行速度和姿态决定马赫锥的角度;飞行高度越高,冲击波到达地面的路径越长,覆盖的地面范围也越大。因此大型、笨重的超音速飞机产生的音爆通常更强、更容易被地面感知。
举例来说,海平面附近的音速约等于每小时761英里(约1224公里/小时)。保持陆地上最高速的推力SSC由英国车手安迪·格林驾驶,曾跑出约763英里/小时(约1229公里/小时),略高于海平面音速。协和式客机在约55,000英尺巡航时所在高度的音速比海平面低了大约60英里/小时(约97公里/小时),这就是为什么在高空要达到的真空速(公里/小时)与在低空相比会有差异。 龙8头号玩家
研究中常用一个经验规律来估算音爆在地面上形成的“走廊”宽度:飞机每升高约1000英尺,音爆走廊向外扩展约一英里。因此一架在6万英尺飞行的超音速飞机,其音爆走廊宽度可达数十英里,不过走廊内不同位置感受到的音爆强度会有差别。
总之,马赫数是以局部音速为基准的相对速度表示法,便于描述不同高度和环境下的飞行状态。1马赫在常温常压下大约等于1224公里/小时,但实际应用中需根据当时的大气条件换算;超音速飞行带来的音爆则与飞机特性和飞行参数密切相关。