1馬赫相當于每小時多少公里？為什么飛行速度常用馬赫為單位？

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在描述飛行速度的時候，人們經常會使用馬赫（Mach number）為單位，這個馬赫是什么意思呢？簡單來講，馬赫其實就是速度與音速的比值。

由于音速不是固定值，不同的條件下（如介質、溫度、壓強等等）的音速具有不同的數值，因此如果要問1馬赫速度到底有多快，我們并不能直接說1馬赫相當于每小時多少公里，而應該在此之前加上確定的條件。

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例如在地球大氣層中，當氣壓為一個標準大氣壓、溫度為15攝氏度的時候，空氣中的音速約為每秒鐘340米，在這種條件的空氣中的飛行速度，1馬赫就相當于每小時大約1224公里。

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可以看到，用馬赫來描述飛行速度并不直觀，所以問題來了，既然如此，那為什么飛行速度常用馬赫為單位呢？直接用每小時多少公里不是更方便嗎？下面我們就來講一下。

當一個物體在空氣中飛行的時候，位于它前方的空氣就會受到擠壓，如果這個物體速度相對較慢，那么位于它前方的那團空氣就會經歷“壓縮”、“復原”然后再“彈開”這樣一個過程。

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由于上述過程需要一定的時間，因此當一個物體在空氣中的飛行速度達到一個特定值的時候，位于它前方的那團空氣在被“壓縮”之后就剛好無法“復原”、也無法“彈開”，于是這團被“壓縮”的空氣就會一直停留在物體前方，而隨著物體的持續飛行，更前方的空氣也會經歷同樣的過程，進而造成越來越多的“壓縮空氣”堆積在物體前方。

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那么問題來了，這個“特定值”到底是多少呢？答案就是音速。

從本質上講，聲音其實就是由物體振動產生的一種波，在空氣中的聲波其實是一種“縱波”。

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上圖顯示了聲波在空氣中的傳播方式，可以看到，聲波其實就是通過空氣分子的“壓縮”和“復原”來傳播的，換句話來講就是，空氣的“壓縮”和“復原”的速度，其實就是聲音在空氣中的傳播速度，也就是音速。

也就是說，當一個物體以音速在空氣中飛行時，其前方就會迅速堆積起大量的“壓縮空氣”，在這種情況下，物體遇到的空氣阻力就會驟然升高，這種現象其實就是我們常聽到的“音障”。

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另一方面來講，當飛行器在空氣中的飛行速度超過音速時，盡管其前方的空氣也會被“壓縮”，然而在這種情況下，這些“壓縮空氣”的速度比飛行器的飛行速度慢，因此它們就無法在物體前方大量堆積，也就不會對物體形成強大的阻力。

所以對于人類的飛行器而言，想要進行超音速飛行，就必須要突破“音障”，而“音障”的出現就意味著飛行器的操縱性能和穩定性會突然變壞，因此飛行員就有必要及時地了解當前速度與音速的即時關系，這樣就可以提前做好準備，進而大幅提高飛行的安全性。

由于不同的條件下的音速具有不同的數值，飛行員只知道“每小時多少公里”，是無法直觀地掌握飛行器的當前速度與音速的即時關系的，所以那些速度較快的飛行器，通常都會配有一個專門顯示馬赫數的儀表，簡單來講，這種儀表能夠根據當前區域的各種條件（如空氣密度、壓強、溫度等等），計算出當前區域的音速，然后再將其當前的飛行速度進行對比，進而計算出馬赫數。

需要注意的是，“音障”只是“飛行速度常用馬赫為單位”的原因之一，實際上，馬赫數的使用還有一個重要的意義，那就是利用它能夠準確地描述飛行器的空氣動力學特性。

由于地球大氣的空氣密度、溫度以及大氣壓會因為高度的不同而出現明顯的變化，因此當飛行器在空氣中高速飛行時，其當前狀態的受力情況會隨著所在區域的變化而出現較大的差異，并不能簡單地根據“每小時多少公里”來進行計算。

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嚴格意義來講，當飛行器在空氣中飛行時，其馬赫數就是它在空氣中的飛行速度與當前區域空氣中的音速的比值。因為音速與空氣密度、溫度以及大氣壓等指標存在著確定的對應關系，所以飛行器的馬赫數就可以當作衡量空氣壓縮程度的理想指標，通過馬赫數就能夠準確地描述飛行器在當前情況下的空氣動力學特性。

林汐771k

學習

qrz718

分析到位

m2006410

厲害，好貼