「馬赫」到底是什麽意思?戰機以5馬赫速度,1小時可飛行多少公裏
你了解不同馬赫數的聲音特點嗎?
這動聽的音律讓人感到十分愉悅,然而那驚人的速度卻令人毛骨悚然。
馬赫速度究竟有多驚人呢?
1馬赫的戰鬥機掠過時,地面上只能瞥見它瞬間劃過的影像。
在1馬赫至5馬赫的範圍內,稱之為超音速。
上世紀60年代的SR71偵察機,最高速度可達3.2馬赫,那時它是全球最快的有人駕駛超音速飛機。
那架飛機從我們頭頂快速飛過,幾乎只聽到一聲轟鳴,連它的影子都無法看見。它已經消失在遠方!
超高音速是指速度超過5馬赫的飛行狀態,俄羅斯的米格41戰機則達到了這個驚人的速度,成為全球唯一一架超高音速戰鬥機。
因為速度過於迅猛,當飛行器達到極限速度時,周圍的空氣會迅速聚集形成雲彩,展現出迷人的音爆雲。
在特定條件下,戰機的尾部會留下陣陣音爆雲,場面十分壯觀。
在這一點上,可能會有人疑惑,馬赫究竟代表什麽?它僅僅是一個基本的速度單位嗎?
其實從嚴格意義上講,馬赫並非一種速度單位,而是一種比率。
在特定條件下,光速是已知的最快速度。在真空中,光速大約為299,792,458米每秒,這意味著它在一秒鐘內能繞地球兩圈。
在其他情況下,光速依然是一個令人驚訝的速度,但當時馬赫是為了研究飛機的飛行速度而提出這一概念,因此科學家們更傾向於使用音速作為標準。
在標準大氣壓下,聲速為341米每秒,相當於1224公裏每小時。這個速度十分驚人,以至於肉眼根本無法察覺。
馬赫用來表示一個物體的運動速度與其所處介質中聲速之間的比例,即物體速度與音速的比率。
19世紀末,奧地利的物理學家弗列特魯希·馬赫首次提出了馬赫的定義。
他認為,物體在介質中運動的速度越快,就會越來越接近該介質中的音速。當速度恰好等於音速時,速度與音速的比值為1,他將這種狀態稱作1馬赫。
換句話說,馬赫數是速度與音速的比例。當這個值小於1時,表示速度尚未達到音速,此時被稱為亞音速。
當這個比值為1時,表明當時的速度達到了音速,這也被稱為一倍音速。可想而知,此時的速度是多麽迅猛。
在1馬赫與5馬赫之間的速度被稱為超音速,此時的速度已經是音速的幾倍,快到讓人難以想象。
當速度超過5馬赫時,便被稱為超高音速,此時的速度能夠達到音速的十倍甚至更多,可以說是相當驚人的速度。
根據馬赫的定義,我們可以清楚地辨識當前速度處於哪個階段,即是低於音速、等於音速還是高於音速。
馬赫數越高,意味著速度越快。不同的馬赫區間會展現出截然不同的場景。
如果你仍然無法體會到這速度的驚人之處,那麽接下來請跟著小編一同感受從1馬赫到30馬赫的速度之旅吧。
可以觀察到,當速度達到1馬赫時,你會感覺周圍的物體迅速向後退去。而當速度提升至10馬赫時,每秒鐘能前進3400米,幾秒間便可橫跨一座大城市。
當速度達到20馬赫時,已經快得讓人難以置信,周圍的景象幾乎變得不可辨認;而到了30馬赫,視野完全模糊,只能感受到身體在極速前進。
如果真有這樣速度的飛船,坐在裏面的人恐怕會嚇得不輕。
因此,目前速度最快的戰鬥機只能達到5馬赫,其每小時飛行距離可達6000公裏!未來可能會出現更快的飛機,但要實作30馬赫的速度幾乎是不現實的。
馬赫直觀地顯示了速度與音速之間的關系,使人們更能切身體驗速度的快慢,因此現今在飛機和科學研究中,馬赫這一概念被廣泛使用。
當飛行器的速度超過1馬赫時,意味著它已經突破了音速,這種狀態我們稱為超音速飛行。通常所說的超音速飛機,其速度都是在1馬赫以上。
我們常提到的超音速客機,實際上是指其速度已經超過了1馬赫。
然而,在實際套用中,常會出現許多特殊情況,因此馬赫並不能作為飛機飛行速度的唯一衡量單位。
當飛機的設計速度設定為1馬赫時,它可能無法持續保持這一速度,因為現實中存在著阻力。
當飛機的飛行速度超過音速時,空氣流動會發生改變,從而產生類似於船只在水面上激起水花的現象,這種現象在航空領域被稱為音障。
可以理解為,當飛機的速度過於迅猛時,會產生顯著的阻力,這不僅會影響其飛行速度,還可能對飛機造成損害。機體有可能因無法承受如此重量而被撕裂。
為了保持恒定的飛行速度,飛機必須不斷加速以克服阻力。因此,即便飛機的飛行速度達到1馬赫,也仍需持續提速,否則其速度只會因阻力而逐漸減緩。
瑞典的科學家曾透過人為手段,設計出一架微型飛機成功突破音障。然而,這項研究投入了大量時間和精力,卻難以在實際生活中得到實作。因此,在測量飛機飛行速度時,音障是一個必須考慮的重要因素。
總的來說,目前全球的飛行環境中,大部份頂級戰鬥機的速度範圍在1馬赫到5馬赫之間,最快也不會超過5馬赫。
雖然5馬赫聽起來不算高,但實際上它的速度非常驚人,每秒鐘可以行進1700米,相當於瞬間爬升至650層樓的高度,這樣的速率讓人難以置信。這種加速度產生的重力g,對於一般人來說是無法承受的!
能夠達到5馬赫的戰鬥機,實在是非常驚人。只有身處這樣的飛行器上,你才能真正體會到什麽叫做超高速。