国际单位制定了7个基本物理量,这些基本物理量可以在物理领域被广泛使用,但很难融入到我们的生活中,而马赫数就是这7个基本物理量之一。
那么马赫数究竟是怎样计算的?
它又代表着怎样的意义呢?
一、基本物理量与衍生物理量。国际单位制定的7个基本物理量分别为:长度、时间、质量、电流、温度、物质的量、发光强度,而这7个基本物理量还衍生出了无数的物理量,这些物理量可以帮助人们更好的进行科学研究。
比如说能量、功率等,这些物理量在我们的生活中也非常常见,人们可以通过这些物理量进行生活中的运算。
比如说能量,它是衡量物体的物理运动所产生的能力,而功率则是衡量能量在单位时间内的转化率。
那么这些物理量在航空航天领域中又是如何应用的呢?
我们都知道飞机在高速飞行的时候会发出轰鸣的声音,这就是由它的速度产生的,飞机的速度越快,它发出的声音就会越大,这个声音就是音速。
飞机的速度在地面上是很好的进行测量的,但是当飞机高空飞行的时候,我们就很难准确的测定飞机的速度了,因为在高空飞行的时候,飞机所处的环境非常苛刻,而且飞机的速度又非常的快。
所以在20世纪初,人们就开始研究飞机在高空飞行的时候的速度,这也就是飞机的速度超过音速之后产生的马赫数。
二、马赫数的定义。那么马赫数到底是什么?
它又代表着什样的意义?
其实马赫数是物体速度与音速的比值,这个比率是非常的关键,它可以很好的表示物体的速度,同时也可以表示物体的速度相对于音速的快慢。
马赫数通常用来表示物体在高速飞行的时候产生的速度,当物体的速度超过音速的时候,马赫数就会大于1。
反之,当物体的速度小于音速的时候,马赫数就小于1。
这些小于音速的速度又被称之为亚音速,而大于1的马赫数又被称之为超音速,当马赫数大于5的时候就被称之为超高音速。
那么马赫数到底有什么样的意义呢?
它又有着怎样的计算方式呢?
其实马赫速度是由德国物理学家奥托·马赫提出的,他认为声速是由物体前进的速度决定的,而不是由声源的性质决定的。
在19世纪的时候,奥托·马赫对于马赫数进行了深入研究,并给出了它的定义,他认为马赫数就是飞机的速度与音速的比值。
当飞机的速度等于音速的时候,这个马赫数就等于1马赫,也被称之为音速,而当飞机的速度大于1马赫的时候,就可以表示飞机的速度大于音速。
当飞机的速度小于1马赫的时候,那么就表示飞机的速度小于音速,而大于5马赫的时候,就表示飞机的速度是超高音速。
马赫数还可以用来表示人类探索宇宙的速度,比如说飞船在太空的飞行速度,这个速度是非常的快的,而且也非常的难以进行测定。
因为当飞船进入太空之后,它的速度就会逐渐增大,最终达到车祸速度,这个速度是非常的快的,很难进行测定。
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三、马赫数的计算。如何计算马赫数?
我们都知道飞机的速度是由飞机的前进的距离除以时间,而飞机在高空飞行的时候,我们很难准确的测定它的速度。
这个时候,我们就可以通过其它的方法来确定飞机的速度。
比如说在飞机的前面安装一个传感器,这个传感器可以测定飞机的速度,当这个传感器测定的速度等于音速的时候,那么这个飞机就是音速。
当传感器测定的速度大于音速的时候,那么这个飞机就是超音速,同理,当传感器测定的速度小于音速的时候,那么这个飞机就是亚音速。
而飞机的速度又是由马赫数来表示的,所以我们就可以用马赫数来表示飞机的速度。
当飞机的速度为M马赫的时候,我们可以通过下面的公式来计算飞机的速度。
M=V/a
其中V是飞机的速度,a是音速,而M则是马赫数,通过这个公式,我们就可以很快的计算出飞机的速度。
四、马赫数在航天飞行领域的应用。在航天飞行领域中,马赫数是非常常见的,它可以很好的评估飞行器的性能,以及飞行器所处的环境。
那么在航空领域中,马赫数又是如何应用的呢?
战斗机是非常常见的,它被划分为亚音速、跨音速和高超音速。
它们的马赫数分别为0.8、1.2、2.5、4.0、6.0,而且跟随着科技的不断进步,人们研制出来的战斗机飞行速度也是越来越快。
那么全球最快的战机到底是什么样的战机?
我国研制的歼-10战机,它的速度是2.5马赫,这个速度已经非常的快了。
而美国研制的F-22战机,速度更是有着明显的提升,它的速度是2.25马赫,这个速度更是非常的快。
而全球最快的战机是SR-71黑鸟,它的速度超过3.3马赫。
在它的后面有着一辆F-16战机,但是它的速度还是跟不上SR-71黑鸟。
当SR-71黑鸟的速度超过3.3马赫的时候,飞机的表面就会产生很大的热量,而且还会产生一个气锤,这个气锤会对飞机进行破坏,所以飞机的表面需要特殊的材料进行保护。
在后面还有一辆F-16战机,但是它的速度还是跟不上SR-71黑鸟,而且SR-71黑鸟已经退出现役了。
美国研制的X-43战机,它的速度非常的快,有着6.83马赫,而且在2004年12月的时候,它还创造了速度最高的纪录,有着7.68马赫。
那么美国研制的曙光女神,它的速度又是多少马赫呢?
它的速度达到了6马赫,而且它还是一款无人机,但是有传闻美国研发的曙光女神速度更快,达到了6马赫,但是这还只是传闻,美国并没有证实。
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