当前位置: 华文世界 > 科学

1马赫等于几公里时?飞行器为啥用马赫来描述速度,它究竟有多快

2024-07-09科学

导语

当我们在看科技动画片的时候,总会出现一些飞行器在太空中进行飞行。

而在飞行的时候呢,还会出现一些小型飞行器能够在太空中达到1马赫的速度,要知道此时的速度有多快,那在地面上具体能飞多少公里呢?

并不是只有1马赫的速度值,还有像2马赫、3马赫等等,那么这种状况下飞行器使用马赫来描述这种速度是为了进行什么呢?

这和我们地球上普通飞机的速度有何不同?

在太空中1马赫速度又有多快呢?

马赫的定义。

马赫是用来表示的相对速度,可以理解为物体相对于声速的速度,所以这个速度并不能直接量化,而是一个比值的形式。

马赫的定义就是物体的速度除以空气的声速,这样所得的这个数值就被称为这个物体的马赫数,用M来表示。

那么什么是空气的声速呢?

在地球上,物体在空气中行走,那么我们在物体前进的过程中,所产生的机械波会引起空气分子的变化,这些分子之间会相互碰撞产生压缩,使得这些分子之间的距离减小,空气的密度增大。

同时,这种压缩效应会使得分子之间的速度增大,所以当物体在空间中前行的时候,就会产生这样的效应,所以我们在物体前进的时候会听到物体的声音。

例如汽车、动车等等,而当我们在飞机上的时候我们可以听到飞机发出的嗡嗡的声音,这些声音其实可以理解为空气的声音,发出声音的来源就是这些压缩效应。

声速就是指空气中机械波传播所需要的最小时间,通过大量的实验,科学家所得到的空气声速是在室温20℃的时候,且大气压是101325帕,那么此时空气声速就是343.6米/秒。

那么什么叫马赫,马赫其实是奥地利的物理学家,根据声音在空气中的速度和一切大气因素,计算出来的速度。

可以用Mach来表示,所以马赫的定义就是速度和声速之间的比值,可以用下面的公式进行表示:

M = V/343.6。

其中M表示马赫数,V表示的就是物体的速度,343.6则是地球上的声速,那么通过这个公式可以计算出飞行器在太空中假如是1马赫速度的话,相对于地面上就能飞多少公里。

太空中1马赫有多快。

按照我们常见的客机在飞行的时候,飞行速度一般在800千米每小时左右,根据这个公式可以计算出1马赫大约是343.6米/秒,原则上1马赫就是地球上声音的速度。

而火箭上驶向太空,其速度一般会从几千米到几万米每秒,因此地球上的火箭有时可以称之为短途导弹。

M28A5比较典型的一枚常规巡航导弹,飞行速度为马赫28,那么这种情况下计算出来,1马赫就能飞8330米。

但是在太空中,就没有大气层的存在,所以空气传播的机械波,也就没有了相应的介质,自然也就不会有声速,那么相对于太空中1马赫速度就是每秒1000米。

那么1马赫的速度在太空中就是1000米,那么1马赫在太空中就是多少公里呢?

1千米等于1000米,所以1马赫在太空中可以飞1000千米即1000公里,那么我们要是用飞机来进行计算,那么1马赫在太空中的飞行速度是多少?

1马赫=1225千米每小时。

马赫数和音速之间的关系。

飞机的速度越快,所对应的马赫数就越大,地面上我们用千米每小时,在飞机上升空飞行的时候,为了方便描述事物的速度,所以越来越多的采用马赫,毕竟马赫是一种无量纲的描述速度的方式。

这样可以更好的反映飞行速度的快慢,在进入下一个阶段后,所需要的飞行速度也会越来越大,这也是为什么飞行器上的速度用马赫来进行描述。

因为飞机的速度越来越快,可以做到1.5马赫的飞行速度。

而当我们的飞机飞到很高的高度时,飞机上的马赫数就能做到4或者5马赫,所以我们在看到影视作品时,总会出现导弹进行拦截,拦截导弹,当我们看到导弹被拦截的时候,总会有一些让飞机向导弹飞去。

由于导弹的发射速度一般在马赫数的范围内,所以飞机进行拦截导弹的时候,可以根据导弹的飞行速度和跑道上飞机的速度进行比较。

有相当大的机会进行拦截,但是如果是反舰导弹,其速度往往在3马赫左右,也就是在飞机的速度上升空飞行过程中,我们的马赫数不断上升,那么如今的战斗机,其最大飞行速度也可以做到2马赫左右。

但是在其它高空飞行器上,如无人机,其飞行速度最大也有1.9马赫,其实无人机的飞行速度也不低,只不过是因为飞机中存在人员,马赫数相对要小一些,但是两者的最大速度上是有一定差距的。

结语

所以我们现在已经可以通过马赫数很好地计算出飞机的最大速度。

就因为马赫数的无量纲特性,才能更好的进行计算,对飞机的速度进行描述,从而更好的适应现在人类更大的飞行需求。