马赫

马赫MMa,)是流体力学中的无量纲数,表示通过边界的流速与局部音速之比。
: \mathrm{M} = \frac{u}{c},

其中:
: 为局部马赫数,
: 为相对于边界的局部流速,
: 为介质中的音速。

馬赫數的命名是為了紀念奧地利學者恩斯特·马赫()。
大黃蜂戰機以接近音速的速度飛行。]]
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。

1947年10月14日,查克·葉格驾驶X-1试验飞机在加州南部上空脱离B-29母机,上升到一万二千公尺高空,并在此高度上达到每小时1078公里的速度,首次突破音障,超过了一马赫。

當馬赫數Ma1.0,稱為超音速流(Supersonic flow),此類流況在航空動力學中才會遇到。

任何超過音速移動的物體會從頭部向後產生錐狀的能量震波(速度越高錐角越小),其力量可能會破壞接觸物體,而且會摩擦製造高溫,因此其體型設計必須盡量限制在錐狀震波的範圍內,同時要採用高抗熱性的材料。

在地表的速度換算相當於一馬赫≈1235km/h,340m/s。飛行物在相同的速度下,其馬赫會因所在高度空氣的音速不同而有差異;高度越高,音速越低,而使得馬赫越高,因此高空飛行的速度會降低以免產生衝擊。

分類
依照馬赫數的不同,流體分為幾種流況:

  • 不可壓縮流

** 次音速不可壓縮流:M \mathit{\mu}由物體速度與震波傳遞速度所定義,可由以下公式計算而得:
: \mathit{\mu} = \arcsin{1\over M} \;。
其中M代表馬赫數,馬赫角即為震波與運動方向的夾角。

註釋
參見條目

  • 空氣動力學
  • 穿音速
  • 超音速

外部連結
*[http://web.ics.purdue.edu/~alexeenk/GDT/index.html Gas Dynamics Toolbox] Calculate Mach number and normal shock wave parameters for mixtures of perfect and imperfect gases.
*[https://web.archive.org/web/20060410140252/http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/mach.html NASA's page on Mach Number] Interactive calculator for Mach number.
*[https://web.archive.org/web/20090917043907/http://www.newbyte.co.il/calc.html NewByte standard atmosphere calculator and speed converter]

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