马赫盘的定义


马赫盘的定义

文章插图
马赫是简称
全称是马赫数马赫数
「马赫数(Mach Number)」以奥地利物理学家马赫(1836-1916)命名,定义为物体速度与音速的比值 , 即音速的倍数 。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、气流速度的气流马赫数、复杂流场中某点流速的局部马赫数等等 。
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「M28」的数值换算为 ??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08倍的次音速、音速08~12倍上下的穿音速、音速12~5倍的超音速、超过音速五倍以上的高超音速 。
音速
「音速」即声音在介质中传播之速度 。音波可以在固体、液体或气体介质中传播,介质密度愈大,音速就愈快 。在空气中,音速又会因空气的状态(如湿度、温度、密度)不同而有不同数值 。如摄氏零度的海平面音速约为 1193 km/hr;一万公尺高空之音速约为 1062 km/hr等 。
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就是会造成震波的产生,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后,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,故最高速度还是在音速以内 。
马赫环是超音速气流内压缩波和膨胀波相互干涉形成的驻波 。
有两个重要的发生条件:
1、流体必须为超音速 。
2、超音速流体内压力与环境压力不相等 。
此外如果需要超音速的流体温度较高才能用肉眼观测到 。温度低的马赫环虽然存在,但是我们看不到 。
能超音速飞行的飞机(亚音速民航客机显然不行)的发动机喷嘴都是收敛-扩张型,喷出的气体在收敛段由亚音速加速至音速 。从最窄处到喷嘴为扩张段,这一段气流会被加速至超音速 , 甚至火箭发动机的喷气速度为数倍音速 。
(虽然理论上亚音速喷嘴也可以支持飞机超音速飞行,因为喷气温度高音速也高,而推力是根据喷气速度来计算而不是音速的倍数也就是马赫数)
喷管中的最窄截面积决定了发动机的通气量,而喷嘴面积和最窄截面积之比决定了最终喷气速度 。