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“马赫”到底是啥意思?15马赫的速度飞一小时,能飞多少公里

2024-07-11 14:23| 来源: 网络整理| 查看: 265

一、马赫数的概念。

马赫数是用来描述飞机速度的量词,它是一种相对概念,是飞行速度与音速的比值。

是用飞行速度除以音速得到的一个无量纲量,没有单位,是一个纯量。

这个量词的提出还要从德国科学家恩斯特·马赫说起,他的名字正是马赫数的由来。

1873年,奥地利科学家恩斯特·马赫出生在捷克的摩拉维亚地区,出生于一个医学世家,父亲是一名医生,曾长期在斯洛伐克的布拉迪斯拉发研究医学。

然而,这位医生并不满足于医学领域的研究,还涉猎于物理、光学、声学理论,恩斯特·马赫的研究道路正是开启在父亲的影响下。

在德国、奥地利的学术界,马赫的名字是相当有名的,人们都知道他的父亲维克多·马赫是一位著名的医生,然而很少有人知道,维克多·马赫还是一位杰出的物理学家,致力于声学的研究。

在维克多·马赫的引领下,恩斯特·马赫很小的时候就开启研究之路,十七岁那年,他发表了译作品《声音的历史与物理学》。

在继续攻读学业的同时,恩斯特·马赫还在维也纳的物理研究所学习研究工作,对热的力学研究产生了浓厚的兴趣,参与到热气球的实验中。

在这次实验中,他发现当热气球升到一定高度时,气温会降低,于是他研究了气体的各种物理特性以及热力学的相关知识。

1869年,他成为了维也纳大学的物理学教授,恩斯特·马赫是十六、十七世纪的科学大师的继承者,他的模式论受到了十七世纪的英国科学家牛顿的影响。

恩斯特·马赫认为,人类的认识是通过感观获得的,脱离了感观就是死的,物理学的理论必须和感观相联系。

为了验证这个观点,他提出了马赫实验,这个实验和日常生活息息相关,他利用旋转缸来验证发生在缸的离心力,证明在缸上确实存在离心力这个物理现象。

在这个实验中,恩斯特·马赫还发现,当缸的转速足够大时,人体会出现晕眩的现象,这也是恩斯特·马赫晕眩现象的广义定义。

在物理学领域,晕眩现象还有一个专业的名词:离心晕眩,用来描述物体围绕中心旋转时的一种晕眩感。

在飞机上面,我们所说的蛇形线也就是发生在飞机驾驶员头上的晕眩,这种晕眩是由于加速度不断变化造成的。

二、恩斯特·马赫的贡献。

在恩斯特·马赫的学术道路上,他还自己进行了一系列的实验,利用烟雾来观察各种流体在不同速度下的流动状态,这种实验就是马赫实验。

在实验中,他还提出了“马赫锥”的概念,当飞机飞行速度超过音速时,周围的空气会因为压力的变化产生一种激波,这些激波在空气中以声速的速度传播,所以叫做“马赫锥”。

而这些激波的边界形状就是“马赫角”,因此,马赫数的概念就是由恩斯特·马赫在研究飞行领域的超音速飞行时产生的。

直到1930年,美国为了纪念恩斯特·马赫的伟大贡献,将声速定为一马赫,随着人类对音速的探索,飞机的速度越来越快,马赫数也逐渐的变大了。

一马赫的速度依据地球大气层的温度和湿度不同,大约为1.224公里每秒,也就是约等于两倍音速时的速度。

因此,超音速飞行是当飞机飞行速度超过音速时,就称为超音速飞行。

一架飞机的马赫数越高,飞行速度就越快,飞机的速度也会随之提升。

一架飞机的飞行速度不止一个马赫数,在飞机的设计中我们经常会说,这架飞机的最大采用马赫数是多少,这又是什么意思呢?

那么飞机的最大采用马赫数是指飞机在设计时所能够承受的最大飞行马赫数,当飞机的马赫数大于它的最大采用马赫数时,就会发生失速和解体的现象。

飞机的最大采用马赫数除了和飞机的设计有关,还和飞机的材质、结构、生产工艺等多个方面有关,飞机的最大采用马赫数越大,飞机的造价也是越高。

飞机在飞行中的马赫数是根据飞机的速度和音速的比值,因此,马赫数是一个无量纲的纯量,没有单位。

飞机的飞行速度通常用马赫数来表示。

一马赫的速度是几倍音速的速度则取决于飞机所处的环境,如果飞机在地面静止不动,周围的空气静止不动,飞机的速度为零,这个时候飞机的马赫数就是零。

随着飞机的飞行速度逐渐加快,当飞行速度等于音速时,飞机的马赫数就是一马赫,飞机所处的速度就是音速的速度。

当飞机的马赫数大于一马赫时,飞机的速度就是超音速的速度,一架飞机的速度可以达到音速的两倍或者两倍以上,这就要看飞机的设计,和最大采用马赫数大小。

轰炸机、战斗机、客机等飞机的最大采用马赫数不一样,因此,飞机的最大速度也是不一样的,一般来说,轰炸机的最大速度在2.5马赫左右,而战斗机的最大速度在3.5马赫左右。

三、超音速飞行的突破。

人类历史上首次实现超音速飞行是在1947年,当时美国试验飞机“斯开特”号的飞行员夏克利进行了一次试飞,飞机的速度达到1.015马赫。

直到1947年10月14日,美国的一架名为“X-1”的试验飞机在空中达到了1.015马赫的速度,这是人类历史上第一次实现超音速飞行。

从此,开启了航空技术的新纪元,人类对音速的探索也迈出了重要的一步,人类终于在1952年打破了5马赫的速度,达到了6.7马赫的速度,之后就很快的突破了8马赫。

到了20世纪60年代,美国的“X-15”和苏联的“MiG-25”都达到了7马赫以上的速度,苏联的“MiG-25”还达到了3.2马赫的速度。

到了20世纪70年代,苏联发展出了一种名为“MiG-31”的飞机,它的速度超过了3.2马赫。

美国也研发出了一种名为“F-15”的飞机,这种飞机的速度非常快,可以到达3马赫左右,它们都是战斗机中超音速飞行的高峰。

而战斗机中速度最快的是美国研发的一种名为“SR-71”飞机,在20世纪70年代的时候,这种飞机就已经达到了3.3马赫的速度。

随着飞机马赫数的不断提升,飞机的速度也变得越来越快,飞机的飞行能力也变得越来越强,超音速飞行技术的不断发展也为航空事业和航天事业的发展做出了巨大的贡献。

超音速飞行技术还在水下和地下交通领域有所应用,美国研发的一种名为“地铁高铁”的交通工具,它的速度可以达到3马赫,远远超出了普通地铁的速度。

超音速飞行技术还被应用到火箭发射技术中,在火箭的发射过程中,为了降低燃料的消耗,科学家研究出了一种名为“超音速气体喷射”的技术,这种技术能够提高火箭的推进效率。

在流体力学中,马赫数不仅适用于飞行领域,还可以用来描述流体的速度,当流体的速度超过声速时,就称为超音速流动。

在火箭推进领域,马赫数也可以用来描述火箭的速度,当火箭的速度超过2.5马赫,就被称为高超音速火箭,高超音速火箭还被应用到导弹技术中。

在导弹的飞行过程中,超音速现象比较常见,超音速飞行还被应用到航空事业和航天事业中。返回搜狐,查看更多



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