它是怎么定义的 马赫是什么单位

马赫(Mach)是速度的量词 。马赫数是当时飞行环境中飞行速度与声速的比值 。大于 1 意味着比声速更快 。同样 , 小于 1 比声速慢 。
这个问题的核心不是什么是马赫?相反 , 这就是为什么战斗机选择使用马赫数作为其飞行速度的指标 。
我们知道的是 , 1 马赫 = 1 倍音速 。但大多数人不知道的是 , 声速是可变的 。
让我们先谈谈声波和声速 , 以帮助理解问题 。

它是怎么定义的  马赫是什么单位

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当一个物体在空气中振动时 , 它会带动空气振动 。这种振动就是空气中的声波(液体和固体也有这种振动传递 , 称为液体声速和固体声速) 。空气的振动其实很有意思 , 因为空气是一种可压缩的物质 , 所以它在振动的时候会被压缩和膨胀——所以声波是作为纵波传播的(纵波:振动方向和传播方向平行) .
如果这个振动源在空气中移动会怎样?很多人认为会有多普勒效应 , 靠近时音高增大 , 远离时音调减小 。
然后有一个非常有趣的特殊情况 。如果在空气中运动的物体以音速运行 , 物体前方空气中传播的纵波就无法传播 , 会一直在物体前方积聚 。那么空气会在物体前方被无限压缩(理想气体) , 物体前方的俯仰会无限增大 。这时 , 一个叫做音障的概念诞生了 。
【它是怎么定义的马赫是什么单位】
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如果它是一种理想气体 , 那么音障将是一堵无限密度的墙 , 当飞机撞击它时会破碎 。但是世界上没有理想的气体 , 空气还是流体 , 所以空气会形成冲击波 , 将作用在飞行物体前方压缩空气上的能量传递到运动的周围方向 。
一旦压缩空气的能量向四面八方释放 , 物体就会达到音速 , 打破音障 。
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打破音障会导致大量能量释放 - 音爆 。这种能量集中在飞机飞行路径的一个锥角范围内 , 具有很大的破坏作用 。这种损坏不仅对飞机外的人或物有害 , 而且对飞机本身也有害 。因此 , 在任何可以超过音速的飞行器的设计过程中 , 都会对音爆震波的形状进行优化 , 使飞行器上的部件都在这个锥体内 。
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而破音障的过程也是需要飞行员和飞机做好准备的过程 , 因为破音障后压力会迅速释放 , 飞行器的运动特性会发生很大的变化 。
但是问题来了 。我们刚刚提到声速是可变的 。声速与气压和温度密切相关 。不同高度的声速是不同的 。我们通常说的声速在海平面上是 340 m/s 。25度高度的声速 , 如果高度增加到10000米 , 声速可能会降低到每秒300米以下(其实根据公式 , 就是299.41米每秒) 。所以如果速度以每小时公里或每小时海里的固定速度来表示 , 那么飞行员不知道他是在哪个速度节点达到声速的 , 他也无法准备越过音障 。
因此 , 超音速飞行器除了基本的六种飞行仪表外 , 一般都有马赫计(上图没有) 。马赫表如下所示:
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