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我们经常听到飞机的速度达到多少Kungs，世界上最快的飞机有多快。

还有最著名的NASAX-43，黑鸟战斗机，包括航天飞机，它们的速度可以达到几个马赫。

黑鸟斗士

马赫是速度的单位吗？

严格来说，孔道不是速度单位，而是在可压缩流体中，流体在给定孔道数下的压缩效应表现，与其他变量无关。

这种可压缩流体可以是液体也可以是气体。

因为马赫数的定义是两个速度的比值，是无量纲数。

可压缩流体

马赫数是怎么来的？如何理解马赫数的无量纲数？如果用15马赫飞一小时，相当于飞了多少公里？

以下文章将从马赫数字的发明以及它们之间的比较关系进行详细的解说，并回答文中提到的问题。

马赫号的由来

马赫号不得不提一个人，他就是恩斯特·马赫。

他生活的时代是奥地利帝国，是奥地利的物理学家和哲学家。

恩斯特·马赫

他在物理学上最杰出的贡献就是拍了一组照片。不要小看这些照片。这些照片揭示了物体在高速运动中的运动表现。

例如火花冲击波和弹道冲击波的照片，这些照片揭示了当子弹或炮弹以超音速运动时，物体在其前方产生压缩空气。

用纹影法捕捉子弹高速运动的状态

马赫用纹影照相术记录下了这一切，之后他在1887年发表了相关论文。

论文指出，当空气中物体运动，形成以声速c传播的球面扰动波，当物体速度v大于c时，波前会形成一个以物体为顶点的圆锥包络面。

锥面母线与物体运动方向所成的夹角关系后来被普朗特命名为“马赫角”。

ConfuciusCorner不过马赫的数量并不是马赫自己命名的，而是在后来的物理研究中，瑞士航空航天工程专家JacobAcuckert在20世纪的研究中发现如果将空气速度v与地面声速a的比值指定为特征数，则可以大大简化粘性可压缩流中类似性质的定义。

这一发现使人们开始关注孔隙数量之间的比例关系以及不同流体之间比例系数的重要性。

那么这个比例关系是怎么得到的呢？

怎么理解马赫的数量

考虑到马赫主要用在航天领域，这里着重分析和描述气体作为流体，所以必须要说说声速的概念。

音速

在气体或液体中，声音由压缩波组成，而在固体中，波以纵向和横向两种不同的方式传播。

纵波被局限在一个平面内，是唯一在气体和液体中传播的声波。

而横波又叫横波，只出现在固体中，因为只有固体才能支持弹性变形。一般来说，剪切波以一对正交极化的形式出现。

由于声波在不同介质中的传播，声速是可变的，这取决于波传播的材料特性。

波的传播

在流体中，只有介质的压缩性和密度是重要因素，因为流体不传递剪切应力。

还有一点要知道，声波传播的介质并不总是绝热响应，所以声速随频率变化。

这种研究最早的实验是由19世纪著名物理学家艾萨克·牛顿计算的，但在后来的实验中，人们改变了牛顿当年计算的数据。

物理学家艾萨克·牛顿

回到我们前面提到的声音传播速度，关于空气中声速的使用，我们目前所能知道的是，影响空气中声速最主要的因素是

是温度。

速度与绝对温度的平方根成正比，约为每摄氏度0.6m/s。

温度

同时，声速也因湿度而增加。0%~100%湿度之间的差异约为1.5m/s。这种湿度影响的幅度随温度显着增加。

就马赫数而言，学术上的定义是：如果马赫数小于1，则流速小于音速；如果马赫数大于1，说明物体的宏观运动速度大于音速。对于在空中飞行的物体，当物体向前飞行时，会给空气带来持续的扰动，通过一种能量传递，将前方的气体“打散”。

如果物体行进得更快，气体就会被压缩，流动行为就会不同于不可压缩流动。

正常情况下，对于孔隙数超过0.3的物体，必须考虑气体的压缩性。

这种变化最直接的表现就是空气阻力会明显增加，会出现冲击波，也就是我们所说的“音爆”。

SonicBoom

在弄清了这些基本原理之后，我们接下来就可以进行简单的计算了。如果每小时花费15马赫飞，飞行距离是多长？

15马赫的速度有多快？

目前学术界将飞行分为六类：亚音速，马赫数 /阅读下一篇/ 返回网易首页 下载网易新闻客户端