prędkość Mach jest wtedy, gdy obiekt porusza się szybciej niż prędkość dźwięku. Dla normalnych i suchych warunków i temperatury 68 stopni F, to jest 768 mph, 343 m/s, 1,125 ft/s, 667 węzłów, lub 1,235 km/h.
Jeśli kiedykolwiek oglądałeś film z myśliwcami w nim, są szanse, że słyszałeś ich mówić o liczbach Macha. Jednak podczas gdy piloci w tych filmach będą rutynowo mówić o samolotach podróżujących z prędkością Mach 2 lub 3, Co to oznacza w rzeczywistości?, Jak się okazuje, liczby Macha nie wskazują ustalonej prędkości, a dwie różne płaszczyzny mogą być w rzeczywistości przy tej samej liczbie Macha podczas poruszania się z różnymi prędkościami.
ostatecznie liczby Mach są definiowane przez ich związek z prędkością dźwięku. Jednak prędkość dźwięku nie jest stała i może się znacznie wahać w zależności od warunków atmosferycznych obserwowanych w danym miejscu i czasie.
Co To jest Mach 1?,
liczby Macha powstały dzięki pracy Ernsta Macha, austriackiego fizyka. Podczas gdy Mach wniósł wiele do dziedziny kosmologii i optyki, to on jako pierwszy opisał prędkość dźwięku, a także to, co się dzieje, gdy obiekt przekracza prędkość dźwięku. Mach zauważył, że gdy obiekty przyspieszają szybciej niż prędkość dźwięku, zachodzi interesujące zjawisko.
gdy samolot zbliża się do prędkości dźwięku, fale dźwiękowe emitowane przez sam samolot nie mogą wyprzedzić samolotu., Powoduje to, że fale dźwiękowe piętrzą się i gromadzą w stożku dźwięku, który tworzy się bezpośrednio za samolotem. Gdy samolot przechodzi przez obszar, cały nagromadzony dźwięk jest uwalniany jednocześnie, gdy stożek dźwięku szybko się rozszerza. Jest to mechanizm, który tworzy wysięgniki dźwiękowe.
Mach 1 odnosi się do punktu, w którym samolot przekracza prędkość dźwięku, tworząc boom dźwiękowy., Jaka jest dokładna prędkość dźwięku? To pytanie jest trudniejsze do odpowiedzi niż myślisz, ponieważ dokładna prędkość dźwięku zależy od różnych zmiennych, takich jak aktualna temperatura i ciśnienie powietrza w powietrzu, przez które przechodzi dźwięk.
ogólnie rzecz biorąc, przy temperaturze powietrza 0 stopni Celsjusza (32 stopnie Fahrenheita) prędkość dźwięku wynosi około 331 metrów na sekundę (1087 stóp na sekundę)., Ogólnie rzecz biorąc, dźwięk może podróżować szybciej w cieplejszym powietrzu, więc gdy temperatura wynosi 20 stopni Celsjusza (lub 68 stopni Fahrenheita), prędkość dźwięku wynosi 343 metrów (lub 1127 stóp) na sekundę. Zauważ, że podane tutaj liczby odzwierciedlają prędkość dźwięku na poziomie morza, a na wyższych wysokościach prędkość dźwięku staje się stopniowo wolniejsza.
prędkości naddźwiękowe i hipersoniczne
które obejmują Mach 1, ale co z innymi liczbami Mach? Mówiąc prościej, Mach 2 oznacza, że samolot podróżuje dwa razy szybciej od dźwięku., Mache 3 oznacza, że samolot podróżuje trzy razy szybciej niż dźwięk, i tak dalej. Pamiętaj, że podobnie jak Mach 1 te inne prędkości Mach są względne, odzwierciedlają dwa lub trzy razy prędkość dźwięku w tych szczególnych warunkach. Na ogół liczbę Macha samolotu można określić dzieląc prędkość jednostki przez prędkość dźwięku na danej wysokości jednostki.
pod względem różnych liczb Macha dzielą się na kilka różnych kategorii. Liczby Mach można podzielić na kategorie Transoniczne, naddźwiękowe, hipersoniczne i wysoko-hipersoniczne.,
„większość pilotów uczy się, kiedy przypinają skrzydła i wychodzą i wsiadają do myśliwca, zwłaszcza, że jedyną rzeczą, której nie robisz, Nie wierzysz w nic, co ktoś mówi o samolocie.”- Chuck Yeager
podczas gdy wszystko poniżej Mach 1 jest uważane za Subsoniczne, samoloty latające w przybliżeniu Mach 1 są uważane za jednostki Transoniczne. Obejmuje to jednostki poruszające się z prędkością od 0,8 do 1,3 Macha., Efekt kompresji dźwięku jest brany pod uwagę wokół Mach 1, A ze względu na wysoki opór, który jest tworzony przez kompresję Transonic samoloty zazwyczaj zamiatają skrzydła, aby poradzić sobie z oporem.
od 1,3 Mach do 5,0 Mach istnieje naddźwiękowy zakres prędkości, powietrze zachowuje się zupełnie inaczej niż Mach 1, więc samoloty, które latają z prędkością naddźwiękową, muszą być wyjątkowo aerodynamiczne z ostrymi krawędziami i ruchomymi kanałami., Ciągłe fale uderzeniowe będą generowane przez samoloty poruszające się z prędkościami naddźwiękowymi, co wymusi ich gładką konstrukcję. Samoloty poruszające się z prędkością naddźwiękową muszą być również projektowane z myślą o ogrzewaniu aerodynamicznym.
pierwszym samolotem naddźwiękowym był Bell X-1, eksperymentalny samolot o napędzie rakietowym. Większość samolotów, które przekroczą Mach 1, będzie jednostkami doświadczalnymi lub wojskowymi. Rzadko zdarza się, aby cywilny statek miał Mach 1 lub wyższy, chociaż próbowano uczynić naddźwiękową podróż pasażerską rzeczywistą., Concorde był naddźwiękowym samolotem pasażerskim, ale ostatecznie zdecydowano, że koszty operacyjne nie uzasadniają jego użycia i projekt został wstrzymany.
myśliwce, które są zdolne do poruszania się z prędkością naddźwiękową, takie jak F-15 Eagle lub F-35 Lightning II, muszą pójść na ustępstwa w swojej konstrukcji, aby mogły nadal poruszać się i walczyć odpowiednio przy niższych prędkościach., Do” prawdziwych ” odrzutowców naddźwiękowych (odrzutowców zaprojektowanych do poruszania się z prędkością naddźwiękową) należą wspomniany już Concorde i SR-71 Blackbird.
zakres prędkości, który istnieje od Mach 5 do Mach 10 jest uważany za hipersoniczny. Przy prędkościach hipersonicznych, część energii samolotu pobudzi wiązania chemiczne, które tworzą cząsteczki tlenu i azotu w powietrzu. Oznacza to, że samoloty zaprojektowane do tak szybkiego poruszania się wymagają, aby Chemia powietrza była brana pod uwagę przy ich projektowaniu.,
hipersoniczne samoloty obejmują eksperymentalny statek badawczy x-15 i orbitalny pojazd testowy Boeing X-37. W 1967 roku X-15 ustanowił rekord największej prędkości, jaką kiedykolwiek osiągnął załogowy samolot, osiągając prawie 7237 kilometrów na godzinę (4520 mil na godzinę), pilotowany przez Williama J. Knighta. Tymczasem X-37 jest eksperymentalnym pojazdem używanym przez Boeinga do testowania technologii kosmicznych wielokrotnego użytku i przeprowadzania eksperymentów w kosmosie, które mogą być następnie zwrócone na Ziemię.,
każda prędkość powyżej Mach 10 jest uważana za wysoką hipersoniczną. Przy tych prędkościach aerodynamiczna forma pojazdu wymaga trochę tylnego siedzenia do kontroli termicznej, ponieważ samo tarcie w atmosferze może podgrzać jednostkę do ekstremalnych temperatur. Projekty o wysokiej Hipersoniczności są zwykle znacznie bardziej tępe niż zwykłe projekty hipersoniczne lub naddźwiękowe.x-43 był przenoszony przez NASA B-52. Foto: NASA.,gov, Public Domain
NASA x-43 Experimental craft jest jednym z najszybszych samolotów na świecie, zdolnym do osiągnięcia wysokich prędkości hipersonicznych około 9.6, lub 12,100 kilometrów na godzinę (7,520 MPH) na wysokościach ponad 30,000 metrów (98,400 ft). Posiada wyróżniający się tępy nosecone stworzony do radzenia sobie z trudnym atmosferycznym przeciągiem i kompresją latając przy tych prędkościach.,
ponieważ naukowcy i inżynierowie nadal pracują nad jednostkami zdolnymi do łatwiejszego osiągania prędkości naddźwiękowych i hipersonicznych, otwiera się coraz więcej możliwości. Naukowcy przyglądają się zastosowaniom nowych super-i hipersonicznych statków, a to obejmuje możliwe ożywienie naddźwiękowych podróży pasażerów. W przyszłości możliwe będzie nawet podróżowanie z Hong kongu do Los Angeles w zaledwie cztery godziny. Pamiętaj tylko, że Twoja prędkość Macha będzie się zmieniać.
Dodaj komentarz