謝邀,簡單的說答案就是“馬赫就是一個速度單位,對戰(zhàn)斗機除了表示速度外沒有任何意義。”
馬赫(Mach number)是表示速度的量詞,馬赫數(shù)是飛行的速度和當時飛行環(huán)境下的音速之比值,大于1表示比音速快,同理,小于1是比音速慢。
這種問題的核心并不在于馬赫是什么?而是在于為什么戰(zhàn)斗機會選擇用馬赫數(shù)作為其飛行速度的指標。
我們知道的是1馬赫=1倍音速。但大多數(shù)人不知道的是聲速可變。
先說說聲波和聲速吧,有助于理解這個問題。
當一個物體在空氣中震動的時候就會帶動空氣振動,這種振動就是空氣中的聲波了(液體和固體中也有這種振動傳遞叫做液體聲速和固體聲速)。空氣的振動其實特別有意思,因為空氣是一種可以壓縮的物質(zhì),因此在振動的時候會出現(xiàn)被壓縮和倍擴張的情況——因此聲波在傳遞過程中是以一種縱波(縱波:振動方向和傳播方向平行)的方式進行傳遞的。
那么如果這個振動源在空氣中移動會怎樣?很多人覺得會產(chǎn)生多普勒效應,逼近的時候音調(diào)提高,遠離的時候音調(diào)降低。
那么就有一個很好玩的特例了,如果在空氣中運動的物體以聲速運行,那么物體前面空氣中傳遞的縱波就無法進行傳遞,會一直積累在物體前面。于是空氣就會在物體前面無限的壓縮(理想氣體),物體前面的音調(diào)就會無限的提高。在這種時候就產(chǎn)生了一個概念叫做音障。
如果是理想氣體的話,音障是一個密度無限大的墻,飛機撞在上面的時候會直接破碎。但世界上并沒有理想氣體,并且空氣還是一種流體,因此空氣就會形成激波將作用于飛行物前面壓縮空氣的能量向運動方向的四周傳遞出去。
一旦壓縮空氣的能量被向四周釋放,那么這個物體就達到了音速突破了音障。
突破音障的時候會造成大量的能量釋放——音爆。這個能量集中在飛行器飛行路線的一個錐角范疇內(nèi),具有極大的傷害作用。這種傷害不僅僅對于飛機之外的人或事物有傷害,對于飛機本身也是存在傷害的。因此凡是能超過音速的飛機在設計過程中都對音爆激波進行形狀優(yōu)化,使飛機上的部件處于這個錐體之內(nèi)。
而且突破音障的過程也是一個需要飛行員、飛機做好準備的過程,因為音障突破后壓力迅速釋放,飛機的運動特性會有較大改變。
但這里問題就來了,我們剛剛提到了聲速可變,聲速和氣壓、溫度都有密切關系,不同高度的聲速是不一樣的,我們通常說的340米/秒聲速是在海平面高度25度的條件下的聲速,如果海拔增高到10000米高度聲速有可能降低到300米/秒以下(其實根據(jù)公式計算是299.41米/秒)。那么如果用公里/小時或者海里/小時的固定速度進行速度表示的話,那么飛行員就根本不知道自己在哪個速度節(jié)點上達到聲速,也無法做出跨越音障的準備。
因此在基礎的六種飛行儀表之外,能夠超音速的飛機一般都會有一個馬赫表(上圖沒有)。馬赫表的樣子是:
就是一個指針小儀表,其實在飛機駕駛艙內(nèi)并不顯眼,而且由于其僅僅是夸音速的時候用一下,還有很多飛機將馬赫表做到空速表上。
200位置的黃色小尖頭表示是1馬赫。
所以說啊,馬赫數(shù)其實用處真的隊戰(zhàn)斗機沒太大意義。唯一的意義也就是在同等高度馬赫數(shù)極限高的飛機飛行速度快一些而已。
平時飛行員基本上也不看這個表的,直接看速度表,飛機上的速度表叫空速,代表飛機在空中相對于空氣的速度。而地面塔臺則通過雷達測速計算飛機的地速,代表飛機相對于地面的速度。
沒有報速度喊:“ 01,01,你的飛行速度,呃……是2.3馬赫。”這樣太不精確了。