什么是马赫数?1马赫到底有多快?相当于每小时多少公里?

马赫是一种最常见的速度单位,它被用来测量军用武器的威力,比如俄罗斯的“萨尔马特”,它的威力就超过了20马赫。

俄国防部曾扬言:“萨尔马特一旦发动,全球任何国家的导弹防御体系都无法有效拦截。”

当然,也有一些飞行单位的速度能达到马赫以上,比如飞行员的训练飞机,可以以每秒340米的速度和1124公里的马赫,这是一种超音速的两倍;随着科技的发展,马赫技术的发展,恐怕已经是历史了。

马赫这个概念最初是奥地利人恩斯特·马赫提出的,后来马赫被用来作为速度的概念,同时也是对恩斯特·马赫在这个领域所做的巨大贡献的一种致敬。

恩斯特·马赫一生都在做实验物理,自1863年成为学者后,已发表了超过100篇的研究和试验论文。不过,最有名的还是他对飞弹的研究。

恩斯特·马赫在一个试验中发现,当一个物体以极快的速度通过气体时,当它的速度达到一定的限度时,它就会在物体的表面形成一个冲击波。之后,他又用高速摄影机捕捉到了激波的影像,为下一步的实验做了铺垫。

恩斯特·马赫在此后的20年中一直致力于流体的流动。1887年,他的一篇文章向外界公布:

在空中移动的目标会产生一种球形干扰波,其速度比c快,其波阵面呈圆锥状,以目标为顶点。

到第二次世界大战期间,恩斯特·马赫的“原子爆炸”、“超音速”等概念的出现,引起了人们的广泛关注,其中包括“马赫效应”,“马赫波”,“马赫角”等重大概念,都是为了纪念恩斯特·马赫的辉煌成就而命名的。

再来看马赫这个概念,马赫又叫“马赫数”,在当今的大气动力学领域有着很大的应用,一般的运载火箭、航天飞机等,都是以马赫数为单位的。

从理论上来说,马赫数是以音速和速度之比为单位的,但是这个数字并不能确定它的速度。

众所周知,声波在飞行的时候,会被周围的环境所影响,温度、高度、密度,都会影响到声音的传播。因此,要将马赫数当成一个速度单位,就需要一个前提,比如给出一个国际上的标准气压。

但理论上,它的速度可以达到340米/秒,也就是1224公里一小时。一马赫相当于一倍音速,一小时就是一千二百二十四公里。但这只是一个理论上的数字,在实际情况下,马赫的速度要比声速稍微高一些。

就像我们前面提到的,马赫发动机主要是用于运载火箭,洲际导弹,或者其它军用飞机。那么,你是否知道,在1马赫以上的时候,会出现什么状况?我们举一个飞行员开着战斗机的例子。

以现在的军事技术,任何国家的第五代战斗机,都能轻易的超过1马赫,达到超音速。

比如美国的F-35,可以以1.6马赫的速度飞行,中国的J-20可以以2.8马赫的最高速度飞行;但因为极限飞行的速度,有时候飞行员和战斗机都会吃不消。

超负荷是飞行员在飞行的时候,身体会受到很大的压力,而随着飞行的速度越来越快,飞行员所要承受的压力也会越来越大。正常情况下,驾驶员在接受过训练后,最多只能承受9G的负荷,如果超过这个极限,就会直接昏迷,甚至是死亡。

三马赫的飞行速度对飞行员来说并没有什么影响,但三马赫以上的话,飞行员的感觉就会变得很糟糕,而且还会有很大的问题。

就像是热障。高速飞行的时候,会和外界的空气发生剧烈的摩擦,从而产生大量的热量。

美国在1960年代为了成为高超音速技术的领导者,花费了数十亿的资金,开发了X-15高超音速飞行器;X-15的最高飞行速度,在理论上可以达到6.72马赫。

为避免在高速飞行中发生自燃,工程师们在飞机上使用了钛合金,以提高其耐高温性能。

但美国政府很快就意识到,这种方法并不管用,因为飞机可以承受高速飞行时的高温,但飞行员却不能。

现在的战斗机,为了保证驾驶员的安全,都是以三马赫的速度前进,而三马赫以上的战机,更是凤毛麟角。

虽然各国都有能力生产出更快的高超音速飞机,但问题也会越来越多,比如音障、热障、黑视等。特别是噪音,高超音速飞行器的噪音要比超音速飞机大得多,稍有不慎就会被震碎。

未来,人类将会更加重视高超音速飞行器的研发,让驾驶员更好的适应马赫速度,但光靠飞行员的身体素质恐怕很难达到,还需要借助一些外在的技术,才能让驾驶员更好的适应。

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