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首先得明白,馬赫是什么。它是一個(gè)比值,也就是飛行器速度與音速的比值。
所以,馬赫大概是多少公里每小時(shí),它不是固定不變的。
例如:
聲音在水中的傳播速度是1484m / s,假如外星人的潛艇在水中的速度也是1484m / s,那么,我們就可以說了,外星人的核潛艇在水中的速度為1馬赫。
因?yàn)榇藭r(shí)的馬赫=外星潛艇速度÷水中音速=1(馬赫)
空氣中的聲音以343m / s傳播,假如F22戰(zhàn)斗機(jī)在海平面附近的速度也是343m / s,那么:
F22的馬赫數(shù)=F22速度÷空氣中聲速=1馬赫。
瞧,同樣是1馬赫,但它在不同的環(huán)境中,其代表的數(shù)值卻是大相徑庭的。
再如,火箭發(fā)動(dòng)機(jī)里面,高溫高壓,其在喉部的1馬赫也是非常驚人的,并不是我們想象的空氣中的1倍聲速。具體可參考這篇文章:
噴口越細(xì)射速越高,可火箭發(fā)動(dòng)機(jī)為何都是大喇叭?
我想,你要問的是,空氣中,如果某個(gè)飛行器以15馬赫速度飛行,那么它大概是多少公里每小時(shí)?多少米每秒?
這就不難算了。正常情況下,我們?nèi)∫羲贋?43m / s。所以,可以這樣粗略地算(不同的海拔和溫度,音速不同,所以只能說是粗略):
飛行器速度÷343m / s=15馬赫
那么飛行器速度=343m / s×15=5145米每秒
換算成公里數(shù)為:
5145米每秒×3600÷1000=18522公里每小時(shí)。
順便說一下,像15馬赫這種速度,它已經(jīng)被歸類到高超音速了。
先來了解一下馬赫。馬赫是一種表示速度的量詞,常用來表示飛機(jī)、導(dǎo)彈的飛行速度。
馬赫不是一個(gè)絕對(duì)速度,而是一種比率,飛行器在空氣中的運(yùn)動(dòng)速度與該高度遠(yuǎn)前方未受擾動(dòng)的空氣中的音速的比值,1馬赫=1倍音速,表達(dá)式為Ma=V/a(Ma為馬赫,V表示飛行速度,a表示音速)。 而聲音的傳播速度并不固定,與介質(zhì)密度、性質(zhì)、狀態(tài)等因素有關(guān),低溫下聲音的傳播速度相對(duì)低些,1馬赫對(duì)應(yīng)的具體速度也就低一些。
以1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下15℃的條件下的音速為例,1倍音速大約340.3m/s,這樣算來15馬赫即15倍音速,大約是5104.5米每秒,換算成公里即為5100*3600/1000=18376.2km/h。如果介質(zhì)環(huán)境變化的話,15馬赫對(duì)應(yīng)的絕對(duì)速度也會(huì)發(fā)生變化。一般來說高空比低空更容易達(dá)到較高的馬赫,因?yàn)楦呖章曇魝鞑ニ俣瓤臁?
那么馬赫數(shù)怎么理解,有什么實(shí)際意義嗎?馬赫數(shù)的命名是為了紀(jì)念?yuàn)W地利物理學(xué)家恩斯特·馬赫,馬赫數(shù)是討論可壓縮氣體運(yùn)動(dòng)的重要的無量綱相似準(zhǔn)數(shù)。馬赫數(shù)是一個(gè)無量綱的數(shù),馬赫數(shù)越大,介質(zhì)的壓縮性的影響越顯著。
當(dāng)飛行器當(dāng)?shù)伛R赫數(shù)M達(dá)到1時(shí),形成激波,造成所謂“音障”。當(dāng)?shù)伛R赫數(shù)M小于1而接近1稱“亞音速”,當(dāng)?shù)伛R赫數(shù)M大于1稱“超音速”。馬赫數(shù)越大,表明氣體表現(xiàn)出的可壓縮性越大。從空氣動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)來看,馬赫數(shù)比流速能更好地表示流動(dòng)的特點(diǎn)。
所以,嚴(yán)格來講,這道題目本身就是有問題的,不能將馬赫和音速混為一談,也不能簡(jiǎn)單的將馬赫數(shù)換算為多少米每秒,因?yàn)樵诓煌瑲鈮?、不同溫度、不同氣象條件下的音速不同,馬赫數(shù)也不同。
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