马赫到底是怎样一种单位？马赫对战斗机而言有着怎样的意义？( 二 ) _经验知识

其实马赫数不是速度。而是气流速度与当地声速的比值。用来表征流场压缩性大小。马赫数越大。气体压缩性越大。

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马赫数很重要。它反映了飞机当前运动的特性。对飞行安全、机翼改进、结构设计都有重要意义。
1、音速。
声音是一种机械波。音速就是声波在某种介质中的传输速度。在1标准大气压、温度15℃下。声音在空气中的传播速度为340米/秒。
但大气层不是一个上下均匀的整体。它有对流层、平流层、中间层等不同环境。

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在对流层中。随高度升高。大气密度、温度相应降低。海拔每升高100米。气温平均下降0.65℃ 。到1万米高空时。温度已下降到零下50℃左右。
再往上到35～40 千米的平流层中下区域。气温几乎不随高度变化。基本保持在零下45℃左右。所以也叫“同温层” 。
在空气介质中。音速的变化与温度密切相关。温度越高。空气分子越活跃。声音传播速度越快；反之。温度越低音速越慢。

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因此。飞机以相同速度在不同环境中飞行。得到的马赫数却不相同。比如飞机以340米/秒在温度15℃的海平面上飞行。马赫数为1；在1万米高空仍以340米/秒飞行。马赫数却变成了1.14左右。
在高空飞行时。就算飞机空速表指示空速不变。也会因高度增加音速减小。而不知不觉的超过临界马赫数。从而影响飞行安全。用“马赫数”衡量速度。能让飞行员快速清晰的了解飞行状态。提高安全性。
2、马赫数的作用。
音速是大气中运动物体的速度标杆。飞机在空气中飞行时。机身不断扰动空气形成声波。并以音速向四周传播。
飞机速度<0.3 Ma时。气体密度变化很小。对飞行影响很小；
0.3<Ma<0.8亚音速时。空气流场会压缩但不会产生激波；
0.8<Ma<1.2跨音速时。出现激波。产生巨大阻力。飞机状态不稳定；
Ma>1时为超音速。Ma>5时为高超音速。会产生强激波、高温、振动激励。并伴随化学反应和辐射。

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可以看出。1马赫是个重要节点。在此节点前后很多事情会发生变化。
当飞机速度超过音速时。飞机会追上自己产生的声波振动。声波来不及向前传播。就堆积在前方形成一堵“空气墙” 。压力越来越大形成激波。
激波造成巨大阻力。飞机变得很不稳定。头重尾轻。剧烈振动。升力骤降。燃料消耗也大大增加。
二战后期。很多优秀飞行员在这上面吃了大亏。当时的飞机动力增加很快。达到2000~2500马力。飞机速度开始接近音速。当飞机俯冲时会瞬间超过音速。进入“音障” 。飞机突然失去控制。甚至空中解体。
3、机翼设计。
不光俯冲时超音速。机翼上表面气流也会先于飞机进入超音速。
按照伯努利原理。从机翼上表面流过的气流速度会加快。当飞机接近音速时。机翼上表面气流就已经超音速了。此飞行马赫数被称为临界马赫数。