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马赫数Ma计算公式
 
马赫数Ma计算公式
 
马赫数Ma
流速U
音速C
 
 
马赫数Ma
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分类:工程设计 标签:马赫数 Ma  工具ID:437

输入马赫数Ma、流速U、音速C等3个变量中任意2两已知变量,点击计算按钮,可快速求出未知变量。

马赫(英语:Mach number)是表示速度的量词,又叫马赫数。一马赫即一倍音速:马赫数小于1者为亚音速,马赫数大于5左右为超高音速;马赫数是飞行的速度和当时飞行的音速之比值,大于1表示比音速快,同理,小于1是比音速慢。计算公式如上图所示,式中:

U——为流速,C——为音速,音速为压力波(声波)在流体中传递的速度。

马赫数的命名是为了纪念奥地利学者恩斯特·马赫(Ernst Mach, 1838-1916)。

F/A-18大黄蜂战机以接近音速的速度飞行。

马赫一般用于飞机、火箭等航空航天飞行器。由于声音在空气中的传播速度随着不同的条件而不同,因此马赫也只是一个相对的单位,每“一马赫”的具体速度并不固定。在低温下声音的传播速度低些,一马赫对应的具体速度也就低一些。因此相对来说,在高空比在低空更容易达到较高的马赫数。

1947年10月14日,耶格尔驾驶X-1试验飞机在加州南部上空脱离B-29母机,上升到一万二千米高空,并在此高度上达到每小时1078公里的速度,首次突破音障,超过了一马赫。

当马赫数Ma<0.3时,流体所受的压力不足以压缩流体,仅会造成流体的流动。在此状况下,流体密度不会随压力而改变,此种流场称为亚音速流(Subsonic flow),流场可视为不可压缩流场。一般的水流及大气中空气的流动,譬如湍急的河流、台风风场和汽车的运动等,皆属于不可压缩流场。但流体在高速运动(流速接近音速或大于音速)时,流体密度会随压力而改变,此时气体之流动称为可压缩流场(Compressible flow)。当马赫数Ma>1.0,称为超音速流(Supersonic flow),此类流况在航空动力学中才会遇到。

任何超过音速移动的物体会从头部向后产生锥状的能量激波(速度越高锥角越小),其力量可能会破坏接触物体,而且会摩擦制造高温,因此其体型设计必须尽量限制在锥状激波的范围内,同时要采用高抗热性的材料。

在地表的速度换算相当于一马赫≈1225km/h,767mph,1125ft/s。飞行物在相同的速度下,其马赫会因所在高度空气的音速不同而有差异;高度越高,音速越低,而使得马赫越高,因此高空飞行的速度会降低以免产生冲击。

依照马赫数的不同,流体分为几种流况:

不可压缩流:亚音速不可压缩流:M<0.3

可压缩流:亚音速可压缩流:0.3≤M≤0.75

跨音速:0.75≤M≤1.2

超音速:1.2≤M≤5

超高音速:M≥5

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