马赫数,气流速度V与当地声(音)速a之比。马赫数以奥地利物理学家马赫(Ernst Mach,1838-1916)命名,简称Ma,表示为:Ma=V/a,Ma是衡量空气压缩性的最重要的参数(见马赫波)。定义为流场中某点的速度与该点的当地声速之比,即该处的声速倍数。其中又有细分多种马赫数,如飞行器在空中飞行使用的飞行马赫数、气流速度的气流马赫数、复杂流场中某点流速的局部马赫数等等。
马赫数_马赫数 -马赫数
马赫数
马赫数是以奥地利物理学家 E.马赫的姓命名的,简称M数,表示为:M=V/a,M数是衡量空气压缩性的最重要的参数(见马赫波)。
马赫数_马赫数 -名词解释
马赫(英文:Machnumber)是表示声速倍数的数,在物理学上一般称为马赫数,是一个无量纲数。一马赫即一倍音速:马赫数小于1者为亚音速,近乎等于1为跨声速,大于1为超声速;一般情况下,若马赫数大于5左右,为超高音速;其值越大,空气(或其它气体)的压缩性影响越显著。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。它是高速流的一个相似参数。我们平时所说的飞机的Mach数是指飞机的飞行速度与当地大气(即一定的高度、温度和大气密度)中的音速之比。比如Ma1.6表示飞机的速度为当地音速的1.6倍。
马赫数_马赫数 -具体应用
由于马赫数是速度与音速之比值,而音速在不同高度、温度等状态下又有不同数值,因此无法将Ma2.8的数值换算为固定的km/hr或mph等单位。马赫数如果作为速度单位来使用,则必须同时给出高度和大气条件(一般缺省为国际标准大气条件)。
在考虑空气压缩性影响时(一般在Ma0.3以上),经常使用马赫数作为速度单位;不考虑压缩性影响,则应该使用km/h、mph、m/s等单位。飞行器速度在Ma0.3以下可以认为是低速(可以不考虑空气压缩性影响);速度在Ma0.8以下的为亚音速;在Ma0.8~1.2上下为的跨音速;Ma1.2~5的为超音速、Ma5.0以上的为高超音速。
一般民用飞机飞行速度多为亚音速或高亚音速,军用战斗机可以达到Ma3.0或更高,美国最新高超音速飞机已达到Ma7.0,航天飞机进入大气层可以达到Ma25以上。
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,耶格尔驾驶X-1试验飞机在加州南部上空脱离B-29母机,上升到一万二千米高空,并在此高度上达到每小时1078千米的速度,首次突破音障,超过了一马赫。
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(Subsonicflow),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(Compressibleflow)。当马赫数Ma>1.0,称为超音速流(Supersonicflow),此类流况在航空动力学中才会遇到。
任何超过音速移动的物体会从头部向后产生锥状的能量激波(速度越高锥角越小),其力量可破坏任何材质的物体,而且会制造高温,因此其体型设计必须限制在锥状激波的范围内,同时要采用高抗热性的材料。
在地表,1马赫的大约速度换算相当于340.3m/s,又大约等同于1225km/h,761.2mph,或者1116ft/s。飞行物在相同的速度下,其马赫数会因所在高度空气的音速不同而有差异;高度越高,音速越低,而使得马赫数越高。
马赫数_马赫数 -分类
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:M≥5