马赫看着(zhe)像是一个人名,却也(ye)是一个量词,通常被用来形容(rong)飞行器的速度,包括(kuo)飞机、火箭等空(kong)中飞行器的速度都可以用它来(lai)形容。
之(zhi)所以用马赫来命名,是为了(le)纪念奥地利的一位学者马赫,就像力的(de)单位用牛顿来形容,意义是(shi)一样的。那么马赫究竟是什(shi)么意思呢?1马赫相当于时速(su)多少公里?它到底有多(duo)快?
实(shi)际上,马赫并不是一个固定的数值,而是速度与音速的比值,因此在不同的(de)情况下,马赫的值是不一定的,会(hui)随着变量的变化而发生变化。
音速即声音传播的速度,声音(yin)在传播的过程中,不(bu)同条件下的音速是有差异的,当温度、压强有变化,它也会有变化,比如音速在高温的时候比低温(wen)的时候快,又或者在密度(du)越大的时候音速越快,因此马赫就成(cheng)为了非固定的值。
如果(guo)想知道1马赫有多快,并(bing)不能说1马赫相当于时速(su)多少公里,这样就会显得比较外行(xing)了,应该在前面加上与之相应的(de)条件。
当气压是标(biao)准的大气压,温度是15℃,此(ci)时音速为344m/s,在这种的情况下(xia),音速为标准音速。
因为当物体在空中飞行的时候,不同(tong)的路程会有不同的音速,与之对(dui)应的马赫相应也会有变化。在标准因素的情况下(xia),1马赫能够达到时速1224公里,此时1马赫代表1倍音速。
马赫小(xiao)于1为亚音速,当马赫大于5的时候(hou),就达到超高音速的状态(tai)了。看到这里,不免会有人觉得好奇(qi),其实用时速来表(biao)述似乎更加直观,为什么要(yao)不厌其烦地用马赫来表示。
飞行器飞行的时(shi)候,会造成它前方的空气会受(shou)到挤压。如果此时飞行速度比较(jiao)慢,前方的空气就会发生被挤压、挤压后复原,复原后再(zai)被弹开的过程。
当然这个过(guo)程的发生也是需要时间的,如果此(ci)时飞行器接近音速,会(hui)造成空气被挤压后,无法发(fa)生复原、被弹开的过程,最终导致越来(lai)越多压缩后的空气被堆积在飞(fei)行器前方。
以上的结果会形成一(yi)个激波面,让飞行器在前行(xing)的时候遇到的阻力会(hui)增加,从而形成(cheng)音障。
当然,如果飞行器的速度超过了音(yin)速,即使前方空气同样被(bei)压缩,但此时的压缩空气是(shi)比飞行速度慢的,就(jiu)不会造成大量空气堆积,因此也不会形成相应的阻力(li)。
综上所(suo)述可以得出一个结论,要想(xiang)避开音障,超音速的飞行器(qi)是十分重要的。
为什么要避开音障,是因为它(ta)会影响飞机的操(cao)纵性和稳定性,增加了不(bu)安全性,需要飞(fei)行员时刻了解飞行速(su)度和音速的关系,提前最好(hao)防范准备。
飞机遭遇强烈的音障,会导致(zhi)机身发生严重的抖动甚至失控,最严(yan)重的后果就是当场解体,此时马赫(he)的值就有很重要的作用。
音(yin)速在不同的情况(kuang)具有不同的值,如果飞行员只了解(jie)飞行的时速,是没有(you)办法判断即时的飞行速度(du)和音速的关系,因(yin)此飞行速度较快的飞行器都会有相(xiang)应的仪表,用来显示马(ma)赫数。
仪表的设计就是为了通过密(mi)度、压强等条件计算音速(su),再同飞行速度形成对比(bi),从而得出马赫数值。
值得一提的是,音障(zhang)的产生只是马赫作为飞行速(su)度单位的一个原因,马赫的使用自然不只是(shi)这一个原因,还具有意义非凡(fan)的作用。
利用马赫数可以十分准(zhun)确地描述出飞行器的(de)空气动力学特性,这是一(yi)个十分重要的物理作用。
因为飞行(xing)器所处的环境特殊,面对的条(tiao)件特殊,因此简单地用时速来描述飞(fei)行速度不具备全面性,而马赫数可以作(zuo)为一个衡量空气压缩程(cheng)度的一项重要指(zhi)标,对于即时的(de)空气动力学特性有很特殊的(de)意义。
1947年10月,全世界第一(yi)次成功突破音障的飞行,这是由美国飞行员(yuan)驾驶的X-1实验飞机实现的(de),当时的时速达到了1078千米,不得不说,这是一次(ci)划时代的科技进步。
之所以研究超音(yin)速飞行器,是因为二战期间,很多的战(zhan)斗机在加速俯冲的(de)时候受音障的影响导(dao)致飞行器完全报废。为了避免(mian)这样的情况在之后重复出(chu)现,就不得不一次又一次的挑战(zhan)和突破飞行速度。
但当飞行速度提(ti)升的时候,相应的高速摩擦就(jiu)会让机身表面的(de)温度骤然上升,因此飞行器需要使用耐热(re)合金节处理机身的高(gao)温,对此进行放热处理(li)。
科技是第一生(sheng)产力,随着各国对于科(ke)技的重视,超高音速的(de)时代已然到来。美国作为(wei)一个大国,无论是经济,还是科技,都一直位于世界前列,早在上世纪50年代,美国就已经实(shi)现了超高音速的目标。
其它国家也纷纷(fen)不甘落后,伴随(sui)着飞行技术的飞速发展,超(chao)高音速的武器逐渐成为了(le)大国竞争的一个焦点。
只有(you)紧跟时代的步伐,不(bu)断解决技术上的(de)根本问题,破解科研的难题,才有机会让超高音速发展走得(de)更快更远,成为世界瞩目的焦点。
飞行的发(fa)明改变了人们的交通(tong)方式,随着技术的发展,飞机速度越来(lai)越快。也许从飞机发明成功的时(shi)候开始,想法设法提高它的(de)速度就成了一个目标。
从(cong)民用到军用,飞机改变了世界(jie),实现了新的突破。科技改变(bian)世界,科技诚不欺我。