Lost-学不会

我们发现，飞机在低空、低速飞行时，通常用“节”描述速度；而在高空、高速飞行时，又会用“马赫数”衡量速度。

其实马赫数不是速度，而是气流速度与当地声速的比值，用来表征流场压缩性大小。马赫数越大，气体压缩性越大。

马赫数很重要，它反映了飞机当前运动的特性，对飞行安全、机翼改进、结构设计都有重要意义。

1、音速。

声音是一种机械波，音速就是声波在某种介质中的传输速度。在1标准大气压、温度15℃下，声音在空气中的传播速度为340米/秒。

但大气层不是一个上下均匀的整体，它有对流层、平流层、中间层等不同环境。

在对流层中，随高度升高，大气密度、温度相应降低。海拔每升高100米，气温平均下降0.65℃。到1万米高空时，温度已下降到零下50℃左右。

再往上到35～40 千米的平流层中下区域，气温几乎不随高度变化，基本保持在零下45℃左右，所以也叫“同温层”。

在空气介质中，音速的变化与温度密切相关。温度越高，空气分子越活跃，声音传播速度越快；反之，温度越低音速越慢。

因此，飞机以相同速度在不同环境中飞行，得到的马赫数却不相同。比如飞机以340米/秒在温度15℃的海平面上飞行，马赫数为1；在1万米高空仍以340米/秒飞行，马赫数却变成了1.14左右。

在高空飞行时，就算飞机空速表指示空速不变，也会因高度增加音速减小，而不知不觉的超过临界马赫数，从而影响飞行安全。用“马赫数”衡量速度，能让飞行员快速清晰的了解飞行状态，提高安全性。

2、马赫数的作用。

音速是大气中运动物体的速度标杆。飞机在空气中飞行时，机身不断扰动空气形成声波，并以音速向四周传播。

飞机速度<0.3 Ma时，气体密度变化很小，对飞行影响很小；

0.3

0.8

Ma>1时为超音速，Ma>5时为高超音速，会产生强激波、高温、振动激励，并伴随化学反应和辐射。

可以看出，1马赫是个重要节点，在此节点前后很多事情会发生变化。

当飞机速度超过音速时，飞机会追上自己产生的声波振动，声波来不及向前传播，就堆积在前方形成一堵“空气墙”，压力越来越大形成激波。

激波造成巨大阻力，飞机变得很不稳定，头重尾轻，剧烈振动，升力骤降，燃料消耗也大大增加。

二战后期，很多优秀飞行员在这上面吃了大亏。当时的飞机动力增加很快，达到2000~2500马力，飞机速度开始接近音速。当飞机俯冲时会瞬间超过音速，进入“音障”，飞机突然失去控制，甚至空中解体。

3、机翼设计。

不光俯冲时超音速，机翼上表面气流也会先于飞机进入超音速。

按照伯努利原理，从机翼上表面流过的气流速度会加快。当飞机接近音速时，机翼上表面气流就已经超音速了，此飞行马赫数被称为临界马赫数。

▲临界马赫数

此时飞机局部超音速，激波阻力大增，机翼下沉、机头下栽，难以控制。为了推迟机翼上表面气流超音速，提高临界马赫数，人们对机翼进行了很多改良，产生了很多新翼型。

二战时的飞机大多是平直机翼，升力大，结构简单，控制方便，但不适合高速飞行。它与空气来流垂直，上表面空气流速很快。

工程师将机翼向后斜置，使其与机身轴线形成一个后掠角。这样机翼就不与来流垂直了，来流速度被分解为垂直机翼前缘的法向速度和平行于机翼的速度。法向速度分量小于音速，就能推迟激波产生，减小阻力。

后掠翼很快在大部分机型上使用，但它的缺点也很多。后来又陆续发展了三角翼、双三角翼、变后掠翼、梯形翼、鸭翼等，使飞机在高速飞行时仍有优秀气动性能。

对大型飞机和运输机来说，三角翼不太合适，1967年，美国航空科学家惠特科姆提出了超临界翼型。

这种翼型前缘钝圆，上表面平坦，下表面后缘处反凹，后缘较薄向下弯曲，能有效减小附面层分离，延缓激波产生，提高临界马赫数，在大型运输机、客机上使用效果很好。

综上，飞机在跨越音速时会产生各种复杂的物理现象，对飞行影响很大。用马赫数衡量飞机高速运动特性，对飞行安全、控制、飞机设计都有重要意义，是不可缺少的指标参数。

和风漫谈

马赫是一个物理学家的名字，

由马赫命名的单位马赫又称马赫数，是一个速度单位，是速度与声速的比值，1马赫=340米/秒=1倍声速，是以声速为计量单位，

马赫数对于飞机飞行意义重大，

马赫数=1马赫的时候，飞机会与声波同速并产生共振累积，直至被自己发动机发出的振动振碎，这就是大名鼎鼎的声障，声障极度危险，

因此不存在1马赫的飞机，

飞机从低于1马赫加速到超过1马赫时间不能过长，加速时间超过几十秒，就会碎裂，

所以早年超音速是很难的，

超音速对飞机结构强度，加速时动力功率，与机身固有频率分布都有诸多要求，

强度要高，加速时间要短，固有频率要分散，

亚音速巡航一般选O.8马赫，而不会近音速，

超音速，会选1.2马赫以上，总之，超就一步跨过，不超就老老实实低速，

1马赫要远离，

而1.5马赫以上的高超音速则“反而简单"

只需要动力和强度，与声音关系不大了。1.5马赫以上马赫数只是一个速度单位，

多普勒效应，与马赫数关系密切，

星辉650

“马赫”（Mach number）是表示速度的单位，又被称“马赫数”，一马赫就是一倍音速。“马赫”是战斗机性能的一个重要性能指标，例如小于一马赫，属于亚音速飞行器。超过五马赫属于超高音速飞行器。“天下武功，唯快不破”，例如SR-71“黑鸟”式侦察机，速度就能达到三马赫，这也成为它在服役早期独步武林的绝技，仅凭借速度就能全身而退，这种“降维”打击式的优势是无可比拟的。

图、F-22突破音障的瞬间

在卫星技术成熟之前，侦察机对速度最具迫切需求，因为侦察机几乎没有防护能力，它为了躲避拦截，只能通过提升速度的方式避难。因此美国空军就在1960年代推出了一款“双三”侦察机。美国空军还在1987年提出“先进战斗机”项目，其中就提到“超音速巡航”的概念，例如米格-31截击机、F-22、空载状态的台风战斗机都具备超音速巡航的能力。

马赫数是战斗机飞行速度和当时飞行的音速比值，公式为：Ma=U/C，其中U为流速，C为音速。音速为压力波在流体中传递的速度。马赫数是为了纪念奥地利科学家恩斯特·马赫（Ernst Mach）而得名。

马赫在1838年出生于奥地利帝国摩拉维亚布尔诺，他的物理学研究课题主要是光的传播规律和超音速现象。马赫和物理学家皮特·萨彻在1887年发表了有关超音速的相关论文，正确描述了超音速声爆现象，并推导出高速抛体尖端的圆锥形冲击波的现象。

马赫数一半应用在飞行器、火箭等领域，因为声音在空气中的传播速度会随着不同条件而改变，因此马赫数也是一个相对单位。“一马赫”的具体速度并不固定。马赫数在低温下传播速度低一些，因此战斗机在高空能比在低空更容易到达较高马赫数。1947年10月14日，耶格尔曾驾驶一架X-1试验飞机通过脱离B-29载具的形势，首次突破音障，超过一马赫。

航空之家

马赫是一个速度单位，它的命名是因为19世纪奥地利的物理学家马赫。马赫在测量步枪子弹击发和飞行速度方面下了很大功夫，取得一些成就，人们为了纪念，就以马赫为单位来标示飞行速度较快的物体。随着航空技术的快速进步，飞机从亚声速迈向了超声速，马赫这个名词的出现概率就更高了，后来几乎成为衡量一种飞机速度性能高低的关键指标。马赫对飞机来说很重要，不论是战斗机，还是其他机种，速度的快慢会影响飞机执行任务的效率。在空战中，高速性能的优劣，也会影响空战的局势。

1马赫一般指的是常规声速，也就是每秒钟340米。但需要注意的是，声音的传播受到大气环境因素的影响，在不同的高度和海拔上差别较大。规律是高度越高，空气越稀薄，则声音的传播速度越慢，会低于常规的每秒340米。

有的飞机在3万米的高空飞行，速度能够达到3马赫，比方说美国的战略侦察机SR-71黑鸟，以及苏俄的米格25。米格31的速度可以接近3马赫。但这仅限于在高空飞行，如果降低高度，飞机就无法实现3马赫的速度。原因是高度越低，空气密度越大，相应的阻力也越大。

空气密度大了，质量自然也多了。空气本身是一种可压缩物质，速度较快的物体在空气中飞行时，会挤压住飞行物前方的空气。如果飞行速度低于声速，则影响较小。如果高于声速，刚才的声音还没传播到位，此时的声音也挤压了上去，空气中的密度和能量会很强。如果飞机的强度不够，撞在高密度空气上，会直接毁掉。这就是声障。

后来材料技术取得重大进展，超音速飞机的外型也重新设计，强调流线型和削减设计。最终突破了声障，逐步发展出速度2马赫的战机，这种飞机两倍于音速，极大地提升了空军的作战半径和应变能力，改变了空战打法。

实际上马赫数也存在一个临界值，这个临界值并不是1马赫，而是0.85马赫。一般来说，低于0.85马赫，就是亚声速。超过0.85马赫，但没有超越1.1马赫，叫做跨音速，超过1.1才叫超音速。现代隐形战机，可以在不开加力的情况下，实现超音速巡航。还能在发动机低损耗的情况下，轻松突破2马赫大关。隐形机在高速状态下还能机动，具备更强的攻防能力。在空战这种分秒必争的战斗中，速度是很重要的。但一味追求高速度也没有用，战机要根据实际需要来设计最大飞行速度。

兵说

马赫是表示速度的单位。一马赫表征一倍介质中声音的速度，比如在海平面高度为0的空气中，一马赫约为340m/s.

与马赫非常相近的另一个概念是马赫数，马赫数和马赫不同，马赫数不是单位，而是表示速度和音速的比，是用于衡量空气压缩性的最重要的参数。比如马赫数M为1，表示飞行器的飞行速度等于其周边空气中声音传播速度，但这个速度并不是定值，海平面1马赫与2万米高空1马赫，其对地速度是不同的，海平面1马赫=340m/s，2万米高空由于温度下降，1马赫降为277m/s。

说一点题外话：战斗机的飞行包线通常都用马赫数来表示，因为空速管测量到的不是速度，而是通过分别测量空气静压和总压掌握到空气压缩程度，从而算出马赫数。一架战斗机飞出的极限马赫数通常都是高空飞出来的，一般不会低于11000m。所以大家看到一架飞机可以飞2倍音速，千万不要简单的将其换算为680m/s每秒，因为那是高空飞出来的，音速一定＜340m/s。那为啥不贴着海平面飞2马赫呢？原因很简单，人类还没有掌握能让战斗机在超低空飞2马赫而保证飞机不解体的技术。战斗机在低空的飞行速度往往不用马赫数表示，而是一个叫“低空表速”的东西，单位是km/h。比如歼十C的低空最大表速是1350km/h，FC-31的最大表速是1400km/h。

如果认可我的回答，麻烦点个关注哟～

纸上的宣仔

“马赫”其实是速度的量词，是奥地利一位物理学家恩斯特·马赫所提出的，为了纪念该学者而命名为“马赫”是衡量空气压缩性重要的参数，通常表达飞机，导弹，火箭的飞行速度。

“马赫”一般用于飞机火箭等航天航空飞行器，声音在空气中传播速度随着不同环境条件而不同，因此“马赫”也只是其相对应的计量单位而已，“一马赫”的具体速度其实是并不固定的。之前说过了环境不同就会影响到，例如：高空比低空更容易达到更高的数值。

任何物体在超高速飞行的同时其头部都会产生超高温气流，因此抗热材料也是十分必要的。这也能想到战斗机为什么造价这么昂贵。不是简单说说而已！

然而马赫对于战机的实际意义小编自我认为是，单纯的计量该战机速度快，战机驾驶员可以在飞行时也需要显示数据，进行不同情况的操作，因为战场都是瞬息万变的，任何时候都需要一定的参照数据进行判断。

风雪二头

马赫的标准定义是:飞行器飞行时，飞行器的速度与飞行器前方未被压缩的空气中声的速度的比值。以前我们说几马赫就是音速的几倍，这只是一个大致的说法，只是近似是这样，因为 第一，大气随着高度的变化，密度不一样，导致不同高度声音的速度也不一样；第二，之所以要说飞行器前方未被压缩的空气中声的速度，是因为飞行器飞行的时候，飞行器发出的声音向前传播，由于飞行器的速度很快，声波又是纵波，这样声波在空气中的密部会被进一步压缩，导致密度变大，密度变大后声音在里面的速度肯定就会和正常不一样，所以要说飞行器前方未被压缩的空气中的声速。

小城的小程

马赫（Mach number）是表示速度的量词，马赫数是飞行的速度和当时飞行环境下的音速之比值，大于1表示比音速快，同理，小于1是比音速慢。

这种问题的核心并不在于马赫是什么？而是在于为什么战斗机会选择用马赫数作为其飞行速度的指标。

我们知道的是1马赫=1倍音速。但大多数人不知道的是声速可变。

先说说声波和声速吧，有助于理解这个问题。

当一个物体在空气中震动的时候就会带动空气振动，这种振动就是空气中的声波了（液体和固体中也有这种振动传递叫做液体声速和固体声速）。空气的振动其实特别有意思，因为空气是一种可以压缩的物质，因此在振动的时候会出现被压缩和倍扩张的情况——因此声波在传递过程中是以一种纵波（纵波：振动方向和传播方向平行）的方式进行传递的。

那么如果这个振动源在空气中移动会怎样？很多人觉得会产生多普勒效应，逼近的时候音调提高，远离的时候音调降低。

那么就有一个很好玩的特例了，如果在空气中运动的物体以声速运行，那么物体前面空气中传递的纵波就无法进行传递，会一直积累在物体前面。于是空气就会在物体前面无限的压缩（理想气体），物体前面的音调就会无限的提高。在这种时候就产生了一个概念叫做音障。

如果是理想气体的话，音障是一个密度无限大的墙，飞机撞在上面的时候会直接破碎。但世界上并没有理想气体，并且空气还是一种流体，因此空气就会形成激波将作用于飞行物前面压缩空气的能量向运动方向的四周传递出去。

一旦压缩空气的能量被向四周释放，那么这个物体就达到了音速突破了音障。

突破音障的时候会造成大量的能量释放——音爆。这个能量集中在飞行器飞行路线的一个锥角范畴内，具有极大的伤害作用。这种伤害不仅仅对于飞机之外的人或事物有伤害，对于飞机本身也是存在伤害的。因此凡是能超过音速的飞机在设计过程中都对音爆激波进行形状优化，使飞机上的部件处于这个锥体之内。

而且突破音障的过程也是一个需要飞行员、飞机做好准备的过程，因为音障突破后压力迅速释放，飞机的运动特性会有较大改变。

但这里问题就来了，我们刚刚提到了声速可变，声速和气压、温度都有密切关系，不同高度的声速是不一样的，我们通常说的340米/秒声速是在海平面高度25度的条件下的声速，如果海拔增高到10000米高度声速有可能降低到300米/秒以下（其实根据公式计算是299.41米/秒）。那么如果用公里/小时或者海里/小时的固定速度进行速度表示的话，那么飞行员就根本不知道自己在哪个速度节点上达到声速，也无法做出跨越音障的准备。

因此在基础的六种飞行仪表之外，能够超音速的飞机一般都会有一个马赫表（上图没有）。马赫表的样子是：

就是一个指针小仪表，其实在飞机驾驶舱内并不显眼，而且由于其仅仅是夸音速的时候用一下，还有很多飞机将马赫表做到空速表上。

200位置的黄色小尖头表示是1马赫。

所以说啊，马赫数其实用处真的队战斗机没太大意义。唯一的意义也就是在同等高度马赫数极限高的飞机飞行速度快一些而已。

平时飞行员基本上也不看这个表的，直接看速度表，飞机上的速度表叫空速，代表飞机在空中相对于空气的速度。而地面塔台则通过雷达测速计算飞机的地速，代表飞机相对于地面的速度。

没有报速度喊：“ 01，01，你的飞行速度，呃……是2.3马赫。”这样太不精确了。

军武数据库

小时候在物理课当中，听说到马赫来恒量物体的速度，老师只是让我们记住它的数值，会用就行了。那么究竟1马赫有多快呢？人类在飞行器突破马赫的历史过程做出了哪些贡献？我们的战斗机是不是超快超好呢？下面我们简单了解一下：

就如力的单位是牛顿，电流的单位是安倍一样。它们通常以该领域贡献最大的人的名字来命名。同样马赫数以奥地利物理学家马赫命名，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。同时在不同的高度，不同的温度，声音的传播的速度也不一样。高度越高，温度越低，马赫数也越度。通常往往把这个数字默认为每秒340米，也就是每小时达到1224公里。当一个物体的速度达到这个速递速度，我们认为它突破了一马赫。

虽然自从来特兄弟发明了飞机以来，无数的人发了近半世纪的时间，发了大量的人力，物力甚至生命，终于在1947年突破了音障，终于使人类进入了超音速时代。

1947年10月14日，美国试飞员耶格尔驾驶的X-1实验飞机，在美国加利福尼亚州南部上空脱离B-29母机。随后，耶格尔驾驶X-1飞机上升到12，000米高空，在此高度上达到1066千米/时的速度(高空马赫数会变低)，成为人类突破音障的第一人。突破了音障的瞬间，会产生音爆和音爆云。　

“音爆”只有在飞机作超音速飞行时才会出现。飞机在超音速飞行时产生的强压力波，传到地面上形成如同雷鸣的爆炸声。音爆在突破音障时伴随的一个奇特现象便是“音爆云”，这是由于在激波面后方由于气压降低而引起温度降低，水气凝结形成微小的水珠，看上去就像云雾一般。这种云雾通常只能持续几秒钟，激波现身，转瞬即逝。

正如武林高手所说：天下武功，唯快不破。飞机的超度越快，相常它的生存能力就越高。而历史上也却是诞生了一些“杰作”。比如俄罗斯的米格25“狐蝠”，美国的SR71 “黑鸟”高空战略侦察机。1971年中东战争前夕的某一天，以色列雷达兵发现有不明飞机闯入领空，以色列空军立即派出F-4进行拦截，两机相遇后，以色列F-4战机马上发射了“响尾蛇”导弹，而即将出现在这位以色列飞行员面前的是令他终生难忘的画面：这架米格-25看到导弹来袭，打开了加力燃烧室，喷出一串火舌，然后不见了，而时速2.5马赫的响尾蛇倾尽全力也无法追上，一头栽向天际线，F-4战机的雷达屏幕上显示着敌机速度：3.2马赫！以色列飞行员只能眼看着米格-25飞的比导弹还快！而说到SR71也是大名鼎鼎，从诞生到退役，不知道闯入过多少个国家的领空进行飞行侦查，到从未被击落过。它们有个共同的特点就是“双3”，也就是飞行高度达到三万米以上，速度达到三马赫以上。这样的黑科技就是放在现在也基本上是天下无敌了！我们国家费了九牛二虎之力才把飞行很高但是比较慢的U2侦察机打下来5架。才使美蒋对大陆的高空侦察活动终止。这也是我人民空军历史上值得浓墨重彩的一笔。

虽然飞机的高速会带来好处，但是要达到更高的马赫数，是要付出巨大代价和努力的。首先是对材料的苛刻要求，比如说对飞机的发动机，机体结构，气动外形，飞机的耗油率甚至是飞行员的身体素质等都要有更高的要求。比如米格25，为了应付这样的高速度产生的机体强度和高温，具体采用了不锈钢合金材料。这个秘密曾经一直困扰西方情报人员，值到有一天有苏联的飞行员驾机叛逃，才弄清楚。但是像米格25这样的高空高速是要付出代价的，首先是机身特别沉重，飞机转弯半径特别大，机动能力大幅下降，而且当它打开加力燃烧室进行超音速时飞行，发动机油耗大增，发动机也很快就会报废了。当西方的情报员弄清楚之后才恍然大悟，对米格25“孤蝠”，这种战斗机才不那么害怕。说到“黑鸟”侦察机，更是采用了黑科技，首先机身采用了钛合金，发动机也采用了当时领先的涡喷技术。为了适应高空高速的飞行，机身还会膨胀变形。所以“黑鸟”在地面的时候，油箱会漏油，到了高空的时候才加满油进行战略侦察任务。虽然它从未被击落，但是由于形势的发展和维护使用的费用过高，加上人造卫星等其它侦查技术的出现，这种从未被击落过的“神器”，终于也封存退役了。我们国家也有被誉为“高空美男子”的歼8战斗机服役。所以，在某种意义来讲战斗机的速度也不是越高越好。目前世界上主力的战斗机的巡航速度都是高亚音速，只有任务紧急或者说逃生的时候才会打开加力实现短暂的超音速巡航。当然是美国的四代F22“猛禽”战斗机可以实现超音速巡航飞行。

当然，人类对速度的追求是永远不停歇的，目前世界的主要军事大国，已经在不断试验超高音速飞行器，终有一天会出现在人类的眼前，实现全球“一小时打击和到达”也并不是不可能的！要想战争永远远离我们，不仅仅寄望在祈祷上，关键还是要我们有实力才能维护我们的和平！祝福我们国家越来越强大！我们的生活越来越幸福！

发仔陈

崤山小虎第357条回答。

马赫数也称M(Ma)数，是为了纪念奥地利伟大的科学家恩斯特·马赫对超声学原理的贡献。

马赫是一种速度单位，是以声音在流体中每秒的传播速度作为单位值的。

相对于平常我们常见的km/h、m/s等速度单位，马赫数有以下特点:

1.马赫数限定用于流体场中测定速度。

2.马赫数是同一流体场中物速与声速的比值。

3.通常用于测量流体场中的高速运动物体。

4.虽然水中、液态金属也属于流体场，但在该流体场目前并有高速运动的其他物体，故此马赫数通常应用于高速物体在空气中的速度值。(水中音速为1500m/s，水银中音速为1450m/s)

那么马赫数对战斗机有什么意义？

先说三个名词:地速、表速(空速)、真速(真空速)。

一、战斗机高空中没有(Km/h)速度参照物(地速)。

战斗机在高空中飞行，大多数是看不到地面的。所以，在空中就没办法知道相对于地面的精确速度。所以，地速对空中飞行员没有意义。

而地速通常就是我们用地面雷达测定的飞机相对于地面的速度。用km/h表示。

二、用空速管测定飞机的表速(空速)、真速。

汽车有仪表盘，飞机也同样有仪表盘，而飞机测定速度的依据就是空速管。

(此表盘用速度节为单位↑↑↑)

表速(空速):

用空速管测定飞机相对于空气的运动速度，即为表速。但表速对飞行员有意义，对地面管制没有意义。

真速(真空速):

飞机依据气压高度表，经气压换算成海平面高度的指示空速。这个速度通常用于参考地速，因为空中有风。

二者与马赫数的关系:

音速在不同的温度，压强、高度的数值(m/s)是不一样的(变量)。但对于瞬时的高度、压强、气温变化来说又相对不变(常数)。

所以，而飞机在空中的高度是来回变化的，所以，用音速来作为单位值来测定瞬时速度就最为合理。

(此表盘用速度节↑↑↑马赫数0.781)

三、用马赫数表示飞行速度，简单合理。

战斗机在空气中飞行，应用了空气动力学原理，如果速度用km/h来表示，通常会用三~四位数来表示:

比如用1208Km/h来表示飞机表速，不仅数值多，而且零头意义不大，且在飞机仪表盘上读不准。

關鍵字: 战斗机 马赫数 速度