馬赫到底是怎樣一種單位?馬赫對戰鬥機而言有著怎樣的意義?

Lost-學不會


馬赫(Mach number)是表示

速度的量詞,馬赫數是飛行的速度和當時飛行環境下的音速之比值,大於1表示比音速快,同理,小於1是比音速慢。

這種問題的核心並不在於馬赫是什麼?而是在於為什麼戰鬥機會選擇用馬赫數作為其飛行速度的指標。


我們知道的是1馬赫=1倍音速。但大多數人不知道的是聲速可變。

先說說聲波和聲速吧,有助於理解這個問題。

當一個物體在空氣中震動的時候就會帶動空氣振動,這種振動就是空氣中的聲波了(液體和固體中也有這種振動傳遞叫做液體聲速和固體聲速)。空氣的振動其實特別有意思,因為空氣是一種可以壓縮的物質,因此在振動的時候會出現被壓縮和倍擴張的情況——因此聲波在傳遞過程中是以一種縱波(縱波:振動方向和傳播方向平行)的方式進行傳遞的。


那麼如果這個振動源在空氣中移動會怎樣?很多人覺得會產生多普勒效應,逼近的時候音調提高,遠離的時候音調降低。


那麼就有一個很好玩的特例了,如果在空氣中運動的物體以聲速運行,那麼物體前面空氣中傳遞的縱波就無法進行傳遞,會一直積累在物體前面。於是空氣就會在物體前面無限的壓縮(理想氣體),物體前面的音調就會無限的提高。在這種時候就產生了一個概念叫做音障。



如果是理想氣體的話,音障是一個密度無限大的牆,飛機撞在上面的時候會直接破碎。但世界上並沒有理想氣體,並且空氣還是一種流體,因此空氣就會形成激波將作用於飛行物前面壓縮空氣的能量向運動方向的四周傳遞出去。


一旦壓縮空氣的能量被向四周釋放,那麼這個物體就達到了音速突破了音障。

突破音障的時候會造成大量的能量釋放——音爆。這個能量集中在飛行器飛行路線的一個錐角範疇內,具有極大的傷害作用。這種傷害不僅僅對於飛機之外的人或事物有傷害,對於飛機本身也是存在傷害的。因此凡是能超過音速的飛機在設計過程中都對音爆激波進行形狀優化,使飛機上的部件處於這個錐體之內。


而且突破音障的過程也是一個需要飛行員、飛機做好準備的過程,因為音障突破後壓力迅速釋放,飛機的運動特性會有較大改變。


但這裡問題就來了,我們剛剛提到了聲速可變,聲速和氣壓、溫度都有密切關係,不同高度的聲速是不一樣的,我們通常說的340米/秒聲速是在海平面高度25度的條件下的聲速,如果海拔增高到10000米高度聲速有可能降低到300米/秒以下(其實根據公式計算是299.41米/秒)。那麼如果用公里/小時或者海里/小時的固定速度進行速度表示的話,那麼飛行員就根本不知道自己在哪個速度節點上達到聲速,也無法做出跨越音障的準備。

因此在基礎的六種飛行儀表之外,能夠超音速的飛機一般都會有一個馬赫表(上圖沒有)。馬赫表的樣子是:

就是一個指針小儀表,其實在飛機駕駛艙內並不顯眼,而且由於其僅僅是誇音速的時候用一下,還有很多飛機將馬赫表做到空速表上。

200位置的黃色小尖頭表示是1馬赫。


所以說啊,馬赫數其實用處真的隊戰鬥機沒太大意義。唯一的意義也就是在同等高度馬赫數極限高的飛機飛行速度快一些而已。


平時飛行員基本上也不看這個表的,直接看速度表,飛機上的速度表叫空速,代表飛機在空中相對於空氣的速度。而地面塔臺則通過雷達測速計算飛機的地速,代表飛機相對於地面的速度。

沒有報速度喊:“ 01,01,你的飛行速度,呃……是2.3馬赫。”這樣太不精確了。


軍武數據庫


馬赫是表示速度的單位。一馬赫表徵一倍介質中聲音的速度,比如在海平面高度為0的空氣中,一馬赫約為340m/s.

與馬赫非常相近的另一個概念是馬赫數,馬赫數和馬赫不同,馬赫數不是單位,而是表示速度和音速的比,是用於衡量空氣壓縮性的最重要的參數。

比如馬赫數M為1,表示飛行器的飛行速度等於其周邊空氣中聲音傳播速度,但這個速度並不是定值,海平面1馬赫與2萬米高空1馬赫,其對地速度是不同的,海平面1馬赫=340m/s,2萬米高空由於溫度下降,1馬赫降為277m/s。

說一點題外話:戰鬥機的飛行包線通常都用馬赫數來表示,因為空速管測量到的不是速度,而是通過分別測量空氣靜壓和總壓掌握到空氣壓縮程度,從而算出馬赫數。一架戰鬥機飛出的極限馬赫數通常都是高空飛出來的,一般不會低於11000m。所以大家看到一架飛機可以飛2倍音速,千萬不要簡單的將其換算為680m/s每秒,因為那是高空飛出來的,音速一定<340m/s。那為啥不貼著海平面飛2馬赫呢?原因很簡單,人類還沒有掌握能讓戰鬥機在超低空飛2馬赫而保證飛機不解體的技術。戰鬥機在低空的飛行速度往往不用馬赫數表示,而是一個叫“低空錶速”的東西,單位是km/h。比如殲十C的低空最大表速是1350km/h,FC-31的最大表速是1400km/h。




宣仔Teddy


崤山小虎第357條回答。

馬赫數也稱M(Ma)數,是為了紀念奧地利偉大的科學家恩斯特·馬赫對超聲學原理的貢獻。

馬赫是一種速度單位,是以聲音在流體中每秒的傳播速度作為單位值的。


相對於平常我們常見的km/h、m/s等速度單位,馬赫數有以下特點:

1.馬赫數限定用於流體場中測定速度。

2.馬赫數是同一流體場物速聲速比值

3.通常用於測量流體場中的高速運動物體。

4.雖然水中、液態金屬也屬於流體場,但在該流體場目前並有高速運動的其他物體,故此馬赫數通常應用於高速物體空氣中速度值。(水中音速為1500m/s,水銀中音速為1450m/s)


那麼馬赫數對戰鬥機有什麼意義?

先說三個名詞:地速、錶速(空速)、真速(真空速)。

一、戰鬥機高空中沒有(Km/h)速度參照物(地速)。

戰鬥機在高空中飛行,大多數是看不到地面的。所以,在空中就沒辦法知道相對於地面的精確速度。所以,地速對空中飛行員沒有意義。

而地速通常就是我們用地面雷達測定的飛機相對於地面的速度。用km/h表示。

二、用空速管測定飛機的錶速(空速)、真速。

汽車有儀表盤,飛機也同樣有儀表盤,而飛機測定速度的依據就是空速管。


(此錶盤用速度節為單位↑↑↑)

錶速(空速):

用空速管測定飛機相對於空氣的運動速度,即為錶速。但錶速對飛行員有意義,對地面管制沒有意義。

真速(真空速):

飛機依據氣壓高度表,經氣壓換算成海平面高度的指示空速。這個速度通常用於參考地速,因為空中有風。

二者與馬赫數的關係:

音速在不同的溫度,壓強、高度的數值(m/s)是不一樣的(變量)。但對於瞬時的高度、壓強、氣溫變化來說又相對不變(常數)

所以,而飛機在空中的高度是來回變化的,所以,

用音速來作為單位值來測定瞬時速度就最為合理。

(此錶盤用速度節↑↑↑馬赫數0.781)

三、用馬赫數表示飛行速度,簡單合理。

戰鬥機在空氣中飛行,應用了空氣動力學原理,如果速度用km/h來表示,通常會用三~四位數來表示:

比如用1208Km/h來表示飛機錶速

,不僅數值多,而且零頭意義不大,且在飛機儀表盤上讀不準。


哨兵小虎


“馬赫是表示速度的量詞,又叫馬赫數,一馬赫即一倍音速馬.馬赫數大於5左右為超高音速;馬赫數是飛行的速度和當時飛行的音速之比值,大於1表示比音速快,同理,小於1是比音速慢。馬赫的大約速度換算大約等同於1225 km/h,

我國殲20戰機最高飛行速度在2.92馬赫左右,美國F35戰機最高飛行速度在1.8馬赫左右,美國F22戰機最高飛行速度在2.25馬赫左右.在飛行速度上我們的殲20是戰優勢的!

無可厚非馬赫數越大,其飛行速度越快,飛行速度越快被導彈打中的機率越小,而目前世界上最快的導彈美國的MIM-104防空導彈達到了5馬赫,只要在中程距離上,沒有那款戰機可以逃脫他的鎖定!


上官本楊


簡單地說馬赫就是音速的倍數,1馬赫就是1倍音速,2馬赫就是2倍音速,一般縮寫為M1.0 M2.0,就這麼簡單。

但是需要注意音速在不同高度的大氣裡是不一樣的,海平面空氣密度大,音速是340米每秒,1馬赫就是1224公里每小時,到了高空空氣稀薄,音速會降到每秒300米甚至更低,這時1馬赫就只有每小時1000公里左右了。所以高空的1馬赫和低空的1馬赫是不能畫等號的,說飛機的馬赫數時,嚴謹的表述應該把高度也帶上。同時這也決定了馬赫數沒法用於導航空管,地面指揮飛機時一般都是說每小時多少公里,民航說多少多少節,這是嚴謹的表述。馬赫數一般只用于衡量飛機的速度性能。

隨著科技發展,人類逐步意識到物體運動接近音速時會有“音障”,具體原理很複雜需要大學物理知識,這裡就不講了。只簡單講一下戰鬥機和馬赫數的故事。

二戰後,人類使用噴氣式發動機和後掠翼實現了超音速飛行,這是戰後的第一代戰鬥機,M1.0。

後來又通過減重增大推力,面積率設計的辦法達到了M2.0,部分飛機比如米格25還能達到M3.0,這是第二代戰鬥機。

第三代戰鬥機在最大速度上沒有提高,進步在於第二代飛機的超音速只能在空氣稀薄的高空實現,第三代戰鬥機通過增強結構,可以低空超音速飛行。低空飛到M1.0的難度比高空飛M2.0是要大的。

第四代戰鬥機的進步在於,以前的飛機,不管是M幾的,都只能全加力直線衝刺時實現,持續時間短的可憐,第四代戰鬥機可以不開加力長時間飛超音速,這是一個巨大的進步。同時第四代戰鬥機在超音速時也可以做動作,以前的飛機是不敢想的,這種超音速機動能力也是碾壓三代機的絕活之一。


大盤雞和大菠蘿


小時候在物理課當中,聽說到馬赫來恆量物體的速度,老師只是讓我們記住它的數值,會用就行了。那麼究竟1馬赫有多快呢?人類在飛行器突破馬赫的歷史過程做出了哪些貢獻?我們的戰鬥機是不是超快超好呢?下面我們簡單瞭解一下:

就如力的單位是牛頓,電流的單位是安倍一樣。它們通常以該領域貢獻最大的人的名字來命名。同樣馬赫數以奧地利物理學家馬赫命名,簡稱Ma,表示為:Ma=V/a,Ma是衡量空氣壓縮性的最重要的參數(見馬赫波)。定義為流場中某點的速度與該點的當地聲速之比,即該處的聲速倍數。其中又有細分多種馬赫數,如飛行器在空中飛行使用的飛行馬赫數、氣流速度的氣流馬赫數、複雜流場中某點流速的局部馬赫數等等。同時在不同的高度,不同的溫度,聲音的傳播的速度也不一樣。高度越高,溫度越低,馬赫數也越度。通常往往把這個數字默認為每秒340米,也就是每小時達到1224公里。當一個物體的速度達到這個速遞速度,我們認為它突破了一馬赫。

雖然自從來特兄弟發明了飛機以來,無數的人發了近半世紀的時間,發了大量的人力,物力甚至生命,終於在1947年突破了音障,終於使人類進入了超音速時代。

1947年10月14日,美國試飛員耶格爾駕駛的X-1實驗飛機,在美國加利福尼亞州南部上空脫離B-29母機。隨後,耶格爾駕駛X-1飛機上升到12,000米高空,在此高度上達到1066千米/時的速度(高空馬赫數會變低),成為人類突破音障的第一人。突破了音障的瞬間,會產生音爆和音爆雲。 

“音爆”只有在飛機作超音速飛行時才會出現。飛機在超音速飛行時產生的強壓力波,傳到地面上形成如同雷鳴的爆炸聲。音爆在突破音障時伴隨的一個奇特現象便是“音爆雲”,這是由於在激波面後方由於氣壓降低而引起溫度降低,水氣凝結形成微小的水珠,看上去就像雲霧一般。這種雲霧通常只能持續幾秒鐘,激波現身,轉瞬即逝。

正如武林高手所說:天下武功,唯快不破。飛機的超度越快,相常它的生存能力就越高。而歷史上也卻是誕生了一些“傑作”。比如俄羅斯的米格25“狐蝠”,美國的SR71 “黑鳥”高空戰略偵察機。1971年中東戰爭前夕的某一天,以色列雷達兵發現有不明飛機闖入領空,以色列空軍立即派出F-4進行攔截,兩機相遇後,以色列F-4戰機馬上發射了“響尾蛇”導彈,而即將出現在這位以色列飛行員面前的是令他終生難忘的畫面:這架米格-25看到導彈來襲,打開了加力燃燒室,噴出一串火舌,然後不見了,而時速2.5馬赫的響尾蛇傾盡全力也無法追上,一頭栽向天際線,F-4戰機的雷達屏幕上顯示著敵機速度:3.2馬赫!以色列飛行員只能眼看著米格-25飛的比導彈還快!而說到SR71也是大名鼎鼎,從誕生到退役,不知道闖入過多少個國家的領空進行飛行偵查,到從未被擊落過。它們有個共同的特點就是“雙3”,也就是飛行高度達到三萬米以上,速度達到三馬赫以上。這樣的黑科技就是放在現在也基本上是天下無敵了!我們國家費了九牛二虎之力才把飛行很高但是比較慢的U2偵察機打下來5架。才使美蔣對大陸的高空偵察活動終止。這也是我人民空軍歷史上值得濃墨重彩的一筆。

雖然飛機的高速會帶來好處,但是要達到更高的馬赫數,是要付出巨大代價和努力的。首先是對材料的苛刻要求,比如說對飛機的發動機,機體結構,氣動外形,飛機的耗油率甚至是飛行員的身體素質等都要有更高的要求。比如米格25,為了應付這樣的高速度產生的機體強度和高溫,具體採用了不鏽鋼合金材料。這個秘密曾經一直困擾西方情報人員,值到有一天有蘇聯的飛行員駕機叛逃,才弄清楚。但是像米格25這樣的高空高速是要付出代價的,首先是機身特別沉重,飛機轉彎半徑特別大,機動能力大幅下降,而且當它打開加力燃燒室進行超音速時飛行,發動機油耗大增,發動機也很快就會報廢了。當西方的情報員弄清楚之後才恍然大悟,對米格25“孤蝠”,這種戰鬥機才不那麼害怕。說到“黑鳥”偵察機,更是採用了黑科技,首先機身採用了鈦合金,發動機也採用了當時領先的渦噴技術。為了適應高空高速的飛行,機身還會膨脹變形。所以“黑鳥”在地面的時候,油箱會漏油,到了高空的時候才加滿油進行戰略偵察任務。雖然它從未被擊落,但是由於形勢的發展和維護使用的費用過高,加上人造衛星等其它偵查技術的出現,這種從未被擊落過的“神器”,終於也封存退役了。我們國家也有被譽為“高空美男子”的殲8戰鬥機服役。所以,在某種意義來講戰鬥機的速度也不是越高越好。目前世界上主力的戰鬥機的巡航速度都是高亞音速,只有任務緊急或者說逃生的時候才會打開加力實現短暫的超音速巡航。當然是美國的四代F22“猛禽”戰鬥機可以實現超音速巡航飛行。

當然,人類對速度的追求是永遠不停歇的,目前世界的主要軍事大國,已經在不斷試驗超高音速飛行器,終有一天會出現在人類的眼前,實現全球“一小時打擊和到達”也並不是不可能的!要想戰爭永遠遠離我們,不僅僅寄望在祈禱上,關鍵還是要我們有實力才能維護我們的和平!祝福我們國家越來越強大!我們的生活越來越幸福!











發仔陳


恩思特.馬赫是奧地利著名學者,後人為了紀念他,用他的名字命名了一個衡量飛行器飛行速度的量詞——馬赫。

‘’馬赫‘’,用來表示飛行器的飛行速度,1馬赫就是1倍音速。馬赫數越小,表示飛行器速度越慢,小於1,就是亞音速。馬赫數超過1,就表示飛行器正在進行超音速飛行。

因為音速不是恆定的,所以‘’馬赫‘’僅僅表示一個相對量,1馬赫的具體速度,在不同溫度、高度條件下是不一樣的。1馬赫的大概時速,可參考音速。




我是蝌蚪在線


馬赫,是一個人名。最出名的那個姓舒。


大中至正蔣先森


馬赫是表示速度的量詞,又叫馬赫數。一馬赫即一倍音速。馬赫數的命名是為了紀念奧地利學者馬赫(Ernst Mach, 1838-1916)。

意義就是你在的雷達在300公里外發現它,不到5分鐘它臨空了,你要是不在備戰狀態就暈了


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