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海天鹰

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日志

 
 

马赫数与音速  

2009-05-20 22:28:30|  分类: 科技 |  标签: |举报 |字号 订阅

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马赫数与音速 - 海天鹰 - 海天鹰
音速
  

  「音速」即声音在介质中传播之速度。音波可以在固体、液体或是气体介质中传播,介质密度愈大,则音速愈快。在空气中,音速又会依空气之状态(如溼度、温度、密度)不同而有不同数值。如摄氏零度之海平面音速约为 1193 km/hr;一万公尺高空之音速约为 1062 km/hr。
  当航空器速度接近音速时,将会逐渐追上自己发出的声波。声波叠合累积的结果,会造成震波的产生,进而对飞行器的加速产生障碍。这种因为音速造成提升速度的障碍称为「音障」。
  突破音障进入超音速後,从航空器最前端起会产生一股圆锥形「音锥」,在旁观者听来这股震波有如爆炸一般,故称为「音爆(Sonic Boom)」。强烈的音爆不仅会对地面建筑物产生损害,对于飞行器本身伸出冲击面之外部分也会产生破坏。 VF的三种型态中,Battroid 与 Gerwalk 在运用上没有超越音速之需要,而且在外型容易造成阻力,故最高速度在音速以内。
  马赫数
  「马赫数(Mach Number)」以奥地利物理学家马赫(1836-1916)为名,定义为物体速度与音速之比值,即音速之倍数。其中又有细分多种马赫数,如飞行器在空中飞行使用的飞行马赫数、气流速度之气流马赫数、复杂流场中某点流速之局部马赫数等等。
  由于马赫数是速度与音速之比值,而音速在不同高度、温度等状态下又有不同数值,因此无法将「M2.8」之数值换算为 ??km/hr 或 ??mph 等单位,马赫数也无法作为速度单位来使用。马赫数最大的作用,是用来区隔现在速度为未达音速0.8倍之次音速、音速0.8~1.2倍上下之穿音速、音速1.2~5倍之超音速、超过音速五倍以上之高超音速。
  机体性能-飞行
  在机械设定中有关各VF飞行性能部分,包含对流层至平流层底之一般飞行速度,以及平流层顶至中气层以上之高高度飞行速度。使用之马赫数并不使用该高度状态下之音速,而统一以海平面标准状况下之音速作为对照标准做换算。至于机上之空速马赫表则利用温溼度等资料计算飞行环境之马赫数。
  海平面之音速为 340 m/sec = 20.4 km/min = 1224 km/hr。故以 VF-17 为例,其高高度最大速度为 M 21+,换算至海平面音速等於 714M/sec,约为每秒700米以上。
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