为何飞机飞行速度要用马赫（目前的飞行器速度多少马赫）

为什么飞行速度通常以马赫为单位？飞机为什么用马赫来描述速度而不是千米？马赫有多快？

马赫，你知道吗？

听到这个问题后，你可能会记起你在 老马家族和。。

让 让我们把你的朋友圈放在一边。这里说的马赫是专门用来测量运动物体速度的单位。

马赫是什么？

马赫定义为速度与音速之比。所以1马赫就是音速，相当于音速乘以1。

那么，音速是多少呢？

这个问题很难。声音本质上是一种振动。当一个物体振动时，它就成为一个声源，从自身开始，通过周围的物质传播振动。

这些能传递声音的物质叫做介质，传递声音的原理是它们会随着声源的振动而振动。构成空气的气体分子、构成水的水分子以及各种固体物质都可以作为声音传播的媒介。，真空中没有分子，声音可以 不要自然传播。

声源发出的振动通过介质到达我们的耳朵，引起耳朵中耳膜的振动，我们就听到了声音。

至于声速，取决于介质的密度，即介质中的分子和原子的密度有多大。简而言之，它 就像大家排队一样，把包裹递过来。人越多，站得越密，传播越快。

，密度不是固定的。以最常见的空气为例。温度越低，海拔越高，空气越稀薄，声音在空气中传播越慢。

，为了研究方便，科学家们将温度为0、纬度为45度的海平面上测得的大气压定为标准大气压。在标准大气压和15的温度下，声速为344m/s，这是标准声速。

在日常生活中，我们只是使用标准的声速。但工程师在计算飞机速度时，必须根据飞机在大气中的位置，计算不同阶段的声速。

为什么飞行器才使用马赫？

我们平时的行走速度是1.5m/s左右，为什么可以 t我们说是0.004马赫？

高速公路上的速度限制是在 千米/小时 ，为什么不改成马赫？长这样多高啊！

在日常生活中，用什么速度单位是让人明白的。如果你愿意使用马赫，它不会造成任何严重的后果。

但如果飞机不使用马赫为单位，飞行员就惨了。只有用以音速为标准的马赫，飞行员才能及时意识到自己什么时候要撞上音障。

音障是什么？

如上所述，物体的声音来源于物体的振动。然后，当一个物体振动时，它也会发出声音，从而带动周围的介质一起振动。

当声音在空气中传播时，空气分子随着声源的振动而被压缩，然后它们一波一波地恢复和传播声音。，空气被压缩和恢复的速度相当于同等条件下的声速。

飞机在空中飞行时，周围的空气也会受到它的推动。此时飞机前方的空气无法及时扩散，会发生一定程度的压缩。

当飞机的速度低于音速时，由此产生的压缩会被其前方的空气以音速传递。It 这就像一架正在飞行的飞机，它前面的空气有助于呼喊 It s来了，它 它的脚踩着祥云 。，飞机可以像刀子一样在空中穿行。

，当飞机的速度达到音速的90%时，就可以追上自己的声音了。飞机前方的空气还没来得及传播消息，飞机自己就追上来了。此时，飞机前方的空气会被层层压缩，局部气流的速度会超过音速，形成冲击波。此时，飞机周围的压力也会急剧增加。压力和冲击波的危险情况称为 死亡漩涡 飞行员和工程师，也就是我们通常所说的 音障和。

音障会让飞机全身发抖。严重的时候甚至会把飞机的机翼活生生的扯下来，让它在半空中分崩离析。

如果飞机撞上了天上的音障，地面上的人会听到一声巨响，好像是凭空爆炸了一样。这是音爆。被严重压缩的空气不受束缚，在被压缩的，还会向四周迅速膨胀，产生声波。那个 这就是 引起的爆炸是如何发生的。

，地面上的人还可以看到一个雾状的圆锥体包裹着飞机，这就是音爆云。音爆云的形成也是由于空气瞬间被压缩，导致气压升高，其中的水蒸气沸点降低，迅速凝结成水滴。所以音爆云和真正的云都是由水蒸气构成的。

没有 你不是说飞机遇到音障会散架吗？所以音爆云并没有。不爆炸？

其实人类的飞行器早就可以安全突破音障了。

飞机如何突破音障

二战期间，同盟国和轴心国都在大力发展更高更快的战斗机。在这种比赛中，到二战结束时，战斗机在平飞中的更大速度已经超过250米/秒，在高速俯冲中很可能突破音速。飞行员逐渐接近了 死亡漩涡 ，但他们对面前的危险一无所知。

1944年，德国王牌飞行员诺沃特尼登上了一架全新的飞机。这架飞机是德国陆军给他试飞的最新型号，军方希望这位王牌飞行员根据自己的经验提出改进建议。，在一次俯冲测试中，飞机当场粉碎，飞行员死亡。

一开始怀疑是美国空军来偷袭。但以当时的战斗机，无论哪个国家 美国的火力不足以让novotny s的车就这么彻底的被砸了。

1945年，英国空军在驾驶新型战斗机时，同一架飞机坠毁，人员死亡。一位工程师说，这就像一堵墙出现在飞机前面。

音障这个词，以及它带来的危险，终于知道了。

为了突破这个 邪恶的影响 ，全世界的科学家和工程师都付出了巨大的努力。不久，1947年，美国的XS-1(后来改名为X-1)实验火箭飞机迈出了超越音速的之一步。这架飞机由火箭发动机提供动力，而传统的钝。

圆机头改为尖锥，整个飞机的造型也变得尖锐，飞机鼻子上还顶着针刺一样的空速管。

这种飞机的设计理念是，飞机应该尽快突破音障。在突破过程中，飞机上的每个部位应尽可能达到音速，以免机身各部位震荡频率不同导致解体。，即便如此，飞机仍然要经过一个极其颠簸的过程，这只能靠材料的强度硬扛。

凭借这些改良，到二十世纪五十年代，超音速战斗机开始量产。

到了七十年代，英国和法国共同推出了超音速的民用客机——协和飞机。不过，这款飞机很快就因为油耗过大以及事故频发，退出了市场。，虽然人类已经踏出了音障，民用客机仍然维持在亚音速水平。

新的“魔障”热障和黑障

随着设计的发展，压缩后的空气无法困住人类的脚步。，这可不代表空气就此放了人类一马。

在超音速时代，飞行器速度越来越快，与空气摩擦产生的热量也越来越大。原本无所谓的小小热量，在飞机速度提升之后，成了危及飞行器的新障碍——热障。

飞机在起飞、爬升之后，会进入平流层做长距离飞行。在平流层中，当飞机的速度达到2马赫，机头温度升至120℃，达到3马赫之后，温度随之上升到370℃。

为了轻便，飞机的外壳通常是铝合金，在这样的高温下，铝合金强度飞快减弱，飞机也就变成“烤鸭”了。

不过，科学家们发现，热障出现在2.2马赫左右。当飞行器速度突破2.2马赫，虽然表面温度仍在升高，但散热能力也随之增强，高温不再威胁飞行器的安全。

这样，问题就简单了。一方面，借助材料工艺的发展，飞行器加装了更耐热、更轻便的钛合金甚至高分子陶瓷外壳。另一方面，科学家们也为超音速飞机设计了水冷系统，人工加快散热速度。

如果飞行器速度太大，大到足以离开地球、进入太空，就要使用烧蚀材料来散热了。这些材料反其道而行之，非常容易燃烧、融化汽化，这些反应都会吸热，也降低了飞行器的热量。

，当离开地球的飞行器打算回来，新的障碍又出现了。面对这个障碍，人类目前还是一头雾水。

2022年即将过去，我国已经完成了中国空间站在轨建造，神舟十四号带着航天员进入天宫已经有半年了。当这些航天员结束任务返回地球时，将在大气层内度过无比漫长的五分钟。

返回舱进入大气层后，速度能达到30马赫甚至更高，温度达到两到三千摄氏度。这时，涂装在返回舱外的烧蚀材料快速汽化，空气也在高温下发生电离，最终导致返回舱外包裹着一层等离子体鞘套。于是，返回舱一头撞进了黑障。

返回舱与地面通讯使用的是电磁波，而电磁波最怕的就是等离子体。等离子体会将电磁波反射甚至吸收，飞行器发出的无线电信号全部“融化”在这一片高温之中。外界传来的信号也无法突破。整个返回舱如同被一块黑布包裹一般，过程一般在五分钟左右。

在这五分钟之内，返回舱中的航天员仅凭自己的勇气和毅力抵挡失联的恐惧。而地面指挥中心的人们，也动用了全部的智慧来定位返回舱的准确落点，力求尽早找到他们。

到目前为止，人类拿黑障还没有办法。无论是消除等离子体的涂料，还是改变信号频率以穿透黑障最薄弱处，这些 都只能尽量削弱黑障的厚度，却无法真正突破它。

，一代代科学家们仍然燃烧着自己的青春，力求早日照亮黑障，让人类的脚步迈向更遥远的地方。

目前的飞行器速度多少马赫 马赫最快的飞行速度