马赫是什么单位(马赫到底是怎样一种单位?马赫对战斗机而言有着怎样的意义?)
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1、马赫到底是怎样一种单位?马赫对战斗机而言有着怎样的意义?
谢邀,简单的说答案就是“马赫就是一个速度单位,对战斗机除了表示速度外没有任何意义。”
马赫(Mach number)是表示速度的量词,马赫数是飞行的速度和当时飞行环境下的音速之比值,大于1表示比音速快,同理,小于1是比音速慢。
这种问题的核心并不在于马赫是什么?而是在于为什么战斗机会选择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可变。
先说说声波和声速吧,有助于理解这个问题。
当一个物体在空气中震动的时候就会带动空气振动,这种振动就是空气中的声波了(液体和固体中也有这种振动传递叫做液体声速和固体声速)。空气的振动其实特别有意思,因为空气是一种可以压缩的物质,因此在振动的时候会出现被压缩和倍扩张的情况——因此声波在传递过程中是以一种纵波(纵波:振动方向和传播方向平行)的方式进行传递的。
那么如果这个振动源在空气中移动会怎样?很多人觉得会产生多普勒效应,逼近的时候音调提高,远离的时候音调降低。
那么就有一个很好玩的特例了,如果在空气中运动的物体以声速运行,那么物体前面空气中传递的纵波就无法进行传递,会一直积累在物体前面。于是空气就会在物体前面无限的压缩(理想气体),物体前面的音调就会无限的提高。在这种时候就产生了一个概念叫做音障。
如果是理想气体的话,音障是一个密度无限大的墙,飞机撞在上面的时候会直接破碎。但世界上并没有理想气体,并且空气还是一种流体,因此空气就会形成激波将作用于飞行物前面压缩空气的能量向运动方向的四周传递出去。
一旦压缩空气的能量被向四周释放,那么这个物体就达到了音速突破了音障。
突破音障的时候会造成大量的能量释放——音爆。这个能量集中在飞行器飞行路线的一个锥角范畴内,具有极大的伤害作用。这种伤害不仅仅对于飞机之外的人或事物有伤害,对于飞机本身也是存在伤害的。因此凡是能超过音速的飞机在设计过程中都对音爆激波进行形状优化,使飞机上的部件处于这个锥体之内。
而且突破音障的过程也是一个需要飞行员、飞机做好准备的过程,因为音障突破后压力迅速释放,飞机的运动特性会有较大改变。
但这里问题就来了,我们刚刚提到了声速可变,声速和气压、温度都有密切关系,不同高度的声速是不一样的,我们通常说的340米/秒声速是在海平面高度25度的条件下的声速,如果海拔增高到10000米高度声速有可能降低到300米/秒以下(其实根据公式计算是299.41米/秒)。那么如果用公里/小时或者海里/小时的固定速度进行速度表示的话,那么飞行员就根本不知道自己在哪个速度节点上达到声速,也无法做出跨越音障的准备。
因此在基础的六种飞行仪表之外,能够超音速的飞机一般都会有一个马赫表(上图没有)。马赫表的样子是:
就是一个指针小仪表,其实在飞机驾驶舱内并不显眼,而且由于其仅仅是夸音速的时候用一下,还有很多飞机将马赫表做到空速表上。
200位置的黄色小尖头表示是1马赫。
所以说啊,马赫数其实用处真的队战斗机没太大意义。唯一的意义也就是在同等高度马赫数极限高的飞机飞行速度快一些而已。
平时飞行员基本上也不看这个表的,直接看速度表,飞机上的速度表叫空速,代表飞机在空中相对于空气的速度。而地面塔台则通过雷达测速计算飞机的地速,代表飞机相对于地面的速度。
没有报速度喊:“ 01,01,你的飞行速度,呃……是2.3马赫。”这样太不精确了。
2、一马赫速度有多快?换算成每千米一小时是多少?
通常,马赫表示是声音传播的速度,一马赫就是声音在一秒钟传播的距离,通常情况下就是340米每秒或者1225公里每小时,但由于声音的传播速度在不同环境里是变化的,所以马赫只是一种表达,表示速度很快,具体多快就是在很多限制条件下才会有具体的速度值。
船舶在大海中航行时,以前习惯用节表示速度,一节也就是一小时走过一海里的距离,相当于1.852公里,航母的航行速度一般是30多节,也就是每小时60多公里。而马赫用来表示飞机、导弹、火箭的飞行速度,比如我国的第四代战斗机歼20的最高时速能到2.5马赫,就是2.5倍音速,取名马赫是为了纪念奥地利著名科学家恩斯特·马赫。
通常,低于一马赫的飞行速度称为亚音速,一马赫至五马赫之间的速度称为超音速,高于五马赫就是超高音速。我们经常看到,当战斗机的速度超过音速时会出现音爆现象,有声音还有雾状云,这是战斗机在突破音障时出现的特殊现象。
3、马赫,是什么单位?
马赫(英文:Mach number)是表示速度的量词,又叫马赫数。一马赫即一倍音速:马赫数小于1者为亚音速,马赫数大于5左右为超高音速;马赫数是飞行的速度和当时飞行的音速之比值,大于1表示比音速快,同理,小于1是比音速慢。 马赫数的命名是为了纪|念奥地利学者恩斯特·马赫(Ernst Mach, 1838-1916)。 马赫一般用于飞机、火箭等航空航天飞行器。由于声音在空气中的传播速度随着不同的条件而不同,因此马赫也只是一个相对的单位,每“一马赫”的具体速度并不固定。在低温下声音的传播速度低些,一马赫对应的具体速度也就低一些。因此相对来说,在高空比在低空更容易达到较高的马赫数。 当马赫数Ma<0.3时,流体所受的压力不足以压缩流体,仅会造成流体的流动。在此状况下,流体密度不会随压力而改变,此种流场称为亚音速流(Subsonic flow),流场可视为不可压缩流场。一般的水流及大气中空气的流动,譬如湍急的河流、台风风场和汽车的运|动等,皆属于不可压缩流场。但流体在高速运|动(流速接近音速或大于音速)时,流体密度会随压力而改变,此时气体之流动称为可压缩流场(CompressiВLe flow)。当马赫数Ma>1.0,称为超音速流(Supersonic flow),此类流况在航空动力学中才会遇到。 任何物体在高超音速飞行时其头部的激波后方都会产生超高温气流, 因此选择抗热材料是十分必要的。 马赫的大约速度换算相当于340.3 m/s,又大约等同于1225 km/h,761.2 mph,或者1116 ft/s。 依照马赫数的不同,流体分为几种流况: 不可压缩流 亚音速不可压缩流:M<0.3 可压缩流 亚音速可压缩流:0.3≤M≤0.8 跨音速:0.8≤M≤1.2 超音速:1.2≤M≤5 超高音速:5≤M
4、马赫是计算什么的单位?
马赫是速度单位
马赫的大小等于一倍音速。由于声音在不同介质、条件中速度是变化的,所以一马赫的大小也不固定。比如在空气一般情况下声音速度大约是340米/秒,但是空气的温度等都会影响声音速度,所以马赫大小是变动的。这也说明在用这个单位是要说明具体的介质、环境条件等。
主要用途:马赫大多数情况下用于表示航空飞行器的速度。
5、音速、亚音速、超音速以及马赫,分别速度是多少?
音速是声音在某个空间传播的速度m/秒。亚音速,超音速,马赫是物体在空气中运行的速度,小于1马赫是亚音速,大于1马赫是超音速,马赫是速度于音速之比。
6、马赫是什么单位?什么概念?
马赫是表示速度的量词。一马赫即一倍音速(音波可以在固体、液体或是气体介质中传播,介质密度愈大,则音速愈快,所以马赫的大小不是固定的):马赫数小于1者为亚音速,马赫数大于5左右为超高音速;马赫数是飞行的速度和当时飞行的音速之比值,大于1表示比音速快,同理,小于1是比音速慢。 马赫的大约速度换算一般认为相当于340.3m/s,又大约等同于1225km/h