基本介紹
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簡介
馬赫數1即一倍音速(音波可以在固體、液體或是氣體介質中傳播，介質密度愈大，則音速愈快,所以馬赫的大小不是固定的)：馬赫數小於1者為亞音速，馬赫數大於5左右為超高音速；馬赫數是飛行的速度和當時飛行的音速之比值，大於1表示比音速快，同理，小於1是比音速慢。
音速
音速是介質中微弱壓強擾動的傳播速度，其大小因媒質的性質和狀態而異。空氣中的音速在1個標準大氣壓和15℃的條件下約為340m/秒。
恩斯特·馬赫
奧地利學者恩斯特·馬赫
馬赫的命名是為了紀念奧地利學者恩斯特·馬赫（Ernst Mach, 1838-1916）。
馬赫（Ernst ·Mach，1838-02-18—1916-02-19）奧地利-捷克物理學家、心理學家、哲學家，馬赫主義的創始人。1838年2月18日出生在生於摩拉維亞（現屬捷克），卒於德國慕尼黑附近的哈爾。
馬赫在一生中主要致力於實驗物理學的研究，發表過100多篇研究論文和報告。馬赫用紋影技術研究飛行拋射體的工作最為人所熟知，他的最重要成就是在研究物體在氣體中的高速運動時，發現了激波，並拍攝下激波的清晰照片。他在1887年起的幾篇論文中指出：在空氣中運動的物體發出以聲速c傳播的球面擾動波，當物體的速度v大於c時，擾動波的波前形成以物體為頂點的錐形包絡面（見馬赫錐），錐面母線與物體運動方向所形成的角度α與v、c的關係是sinα=c/v。1907年，L.普朗特首次稱角α為馬赫角。1929年，J.阿克萊特鑒於比值v/c在空氣動力學研究中日益顯示出重要性，建議用馬赫數表示這一比值。馬赫數至今已成為表征流體運動狀態的重要參數。第二次世界大戰後，超聲速飛行和原子爆炸出現，他的研究成果就更受到高度重視。馬赫效應、馬赫波、馬赫角等這些以馬赫命名的術語，在空氣動力學中廣泛使用，可見馬赫在力學上的歷史性貢獻。
馬赫數
馬赫數在空氣動力學中得到廣泛套用，一般用於飛機、火箭等航空航天飛行器。
馬赫數是速度與音速的比值，音速(即聲音的傳播速度)在不同高度、溫度與大氣密度等狀態下具有不同數值，只是一個相對值，每“一馬”的具體速度並不固定。
如果要把馬赫數作為速度單位來使用，則必須同時給出高度和大氣條件(一般預設為國際標準大氣條件)，如Ma1.6表示飛行速度為當地聲速1.6倍。
相對而言，在高空比在低空更容易達到較高的馬赫數。例如，平流層空氣稀薄，且只有水平方向氣流，沒有天氣變化，空氣阻力小，能見度高。在0℃的海平面上，音速約為331.45m/s≈1193km/h；10000m高空的音速約為1062km/h。因此，無法將Ma值換算為固定的km/h或mplh(英里/小時，俗稱”邁”)等單位，馬赫數不能作為速度單位使用飛行器的“飛行馬數”指飛行器相對於靜止大氣的速度(空速)與當地聲速之比，其中的靜止大氣具有一定的高度、溫度與大氣密度。例如，美國SR-71“黑鳥”戰略偵察機最大速度Ma3.2~Ma3.5，為進氣引最高速記錄，D21高空高速無人機最大飛行速度Ma3.3~Ma3.5，均未達到高超音速。高超音速一般是指流動或飛行的速度達到或超過5倍聲速，即Ma≥5，目前，國際上實現高超音速飛行的飛行器很少，洲際彈道飛彈是其中之一，其彈頭的再入速度遠大於聲速。值得一提的是，美國無人機X-43A突破Ma7，無人太空飛機X37B在太空中達Ma25。
依照馬赫數的不同，流體分為幾種流況：
不可壓縮流
亞音速不可壓縮流：M<0.3
馬赫用於表示飛機的速度
可壓縮流
亞音速可壓縮流：0.3≤M≤0.8
跨音速：0.8≤M≤1.2
超音速：1.2≤M≤5
超高音速：M≥5
套用場景
馬赫一般用於飛機、火箭等航空航天飛行器。由於聲音在空氣中的傳播速度隨著不同的條件而不同，因此馬赫也只是一個相對的單位，每“一馬赫”的具體速度並不固定。在低溫下聲音的傳播速度低些，一馬赫對應的具體速度也就低一些。因此相對來說，在高空比在低空更容易達到較高的馬赫數(攝氏零度之海平面音速約為 1193 km/hr；一萬公尺高空的音速約為 1062 km/hr)。
當馬赫數Ma<0.3時，流體所受的壓力不足以壓縮流體，僅會造成流體的流動。在此狀況下，流體密度不會隨壓力而改變，此種流場稱為亞音速流（Subsonic flow），流場可視為不可壓縮流場。一般的水流及大氣中空氣的流動，譬如湍急的河流、颱風風場和汽車的運動等，皆屬於不可壓縮流場。但流體在高速運動（流速接近音速或大於音速）時，流體密度會隨壓力而改變，此時氣體之流動稱為可壓縮流場（Compressible flow）。當馬赫數Ma>1.0，稱為超音速流（Supersonic flow），此類流況在航空動力學中才會遇到。現在中國已經成功研製出並成功試飛超高音速飛機，最高可達6倍音速。
任何物體在超高音速飛行時其頭部的激波後方都會產生超高溫氣流， 因此選擇抗熱材料是十分必要的。
馬赫的大約速度換算一般認為相當於340.3 m/s，又大約等同於1225 km/h，761.2 mph，或者1116 ft/s。即視為等於聲音在15攝氏度（59華氏度，288.15開氏度）的空氣中傳播的速度。
