马赫、当地声速和音速的关系?
他们代表的速度不一样。首先定义“当地声速”,即该种物质在当地所处环境内的声速数值,一倍音速即为一“马赫”。马赫是声速的单位,类似速度的m/s。
亚音速,不到一马赫,0.4 - 0.75马赫。
高亚音速,一般无定义,可以理解为极其接近音速,来个俯冲就破了。0.8马赫是一个典型值,一般的高性能螺旋桨飞机和不开加力的喷气战斗机极速都在这个位置,故通常在0.8马赫以上就视为进入高亚音速。
跨音速,0.8~1.2马赫,区间内有巨大的波阻,该区间包线变化明显。
超音速,超了音速就叫超音速,1.3~5.0马赫。
热障,一般视为2. 5马赫,由于高速导致机体摩擦升温,在该速度下航空铝合金已经失去了强度,非常危险。
高超音速,五马赫。
黑障,由于高速加热,空气化为等离子体,会屏蔽掉部分电磁波,导致通讯失效。例如,在弹道导弹再入时,弹头接收定位通讯变轨,如果在黑障内会导致通讯中断,弹头紧紧抱住惯性导航小陀螺瑟瑟发抖。原为五马赫,现由于科技进步,全球先进水平大致提升至十马赫附近。
超高音速,15~20马赫。
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解析:
马赫数与音速
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(如湿度、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后,从航空器最前端起会产声一股圆锥形「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湿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于 7.14 km/sec,约为每秒七公里以上。
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