你有沒有想過,如果你能以超音速飛行,你能環遊世界的時間有多短?或者你有沒有想過為什麼飛機在飛行時會發出很大的**噪音?
這些問題的答案都與乙個神秘的量詞有關,那就是馬赫。 今天,讓我們探索馬赫的奧秘,看看它與我們的生活有什麼關係。
在飛機領域,我們經常聽到乙個神秘的詞——"馬赫"。這個詞代表飛行速度的測量單位,通常用於描述飛機、火箭等的速度。
為了更好地理解這個詞的起源,我們需要回顧一位著名的奧地利學者恩斯特·馬赫(Ernst Mach,1838-1916)。 他不僅是一位物理學家,還是一位心理學家和哲學家,在流體力學和超音速飛行領域做出了巨大貢獻。
現在,讓我們開始吧"馬赫"這個詞的具體含義。 簡單來說,馬赫數是速度與聲速的比值。 然而,聲速,即聲音傳播的速度,在海拔、溫度和大氣密度等條件下會發生變化。
因此,馬赫數不是乙個固定的速度值,而是乙個相對的概念。 例如,當我們說 ma16點鐘,表示飛行速度是當地聲速的16次。
讓我們回到2024年,當時馬赫和他的合作者皮特·塞徹(Pete Setcher)使用紋影技術拍攝了一些超音速飛行。 有了這些,他們發現了物體在以超音速飛行時產生的衝擊波和乙個有趣的現象——馬赫錐。
此外,他們還推導出了乙個重要的公式,稱為馬赫角,它描述了衝擊波的錐體與物體運動方向之間的夾角和馬赫數。 這些發現對空氣動力學和超音速飛行的發展產生了深遠的影響。
為了紀念馬赫的傑出貢獻,人們稱速度與聲速之比為馬赫數,衝擊波的圓錐稱為馬赫圓錐,衝擊波的圓錐與物體運動方向的夾角稱為馬赫角。
這些概念不僅在科學領域產生了深遠的影響,也讓我們對飛行的奧秘有了更深刻的理解。
在上個世紀,人類對音速的嚮往已經非常強烈。 隨著飛機速度的不斷提高,人們對突破音速的可能性產生了濃厚的興趣。 然而,要超越音速並不容易。
當接近聲速時,飛機會遇到一系列困難和危險,如空氣阻力急劇增加、飛機結構變形、失控、衝擊波的產生等。 因此,要實現超音速飛行,就必須有特殊的設計和技術。
第一次嘗試超越音速的是德國。 在第二次世界大戰期間,他們開發了一種名為V-2的火箭,其速度可以達到每小時5000公里,遠高於音速。
然而,這枚火箭並不是為了探索聲速而設計的,而是作為對敵方城市的攻擊。 此外,它既不是有人駕駛的,也不是**,因此不能算作真正意義上的超音速飛行器。
超音速飛行的里程碑發生在 1947 年 10 月 14 日,當時一位名叫查爾斯·耶格爾的飛行員在美國加利福尼亞州的莫哈韋沙漠成功突破了音速,駕駛著一架名為貝爾 X-1 的火箭飛機。 這一重要時刻被認為是人類歷史上第一次實現超音速飛行,標誌著航空技術的新時代。
貝爾X-1不是普通的飛機,它是專門為研究超音速飛行而設計的。 該飛機採用全新的火箭發動機、流線型機身和可調節的機翼和尾翼,使其能夠適應不同的飛行情況。
耶格爾駕駛這架飛機,在 1在海拔10,000公尺處,它是107馬赫的速度成功突破音障,實現了人類長久以來的夢想。 這一突破標誌著科學技術的飛速發展,為航空技術和超音速的未來開闢了一條全新的道路。
在耶格爾開創了超音速的新時代後,許多戰士繼續挑戰音速的極限,駕駛各種超音速飛機,在天空中創造了令人瞠目結舌的壯舉。
早在26年1953月26日,美國飛行員約瑟夫·基廷(Joseph Keating)在海平面上駕駛D-558-2火箭飛機以 44 馬赫的速度飛行,成為第乙個在海平面上超過兩倍音速的人。
隨後,12年1956月1956日,美國飛行員公尺爾頓·湯普森(Milton Thompson)在2高空駕駛X-3火箭飛機以 2 馬赫的速度飛行,成為第乙個超過三倍音速的人。
然後,在5年1961月7日,美國太空人艾倫·謝潑德(Alan Shepard)駕駛水星-紅石火箭飛機突破大氣層8馬赫的速度成為第乙個進入太空的人。
然後,在 15 年 1966 月 15 日,美國飛行員威廉·奈特在高空以每秒 6 的速度駕駛了一架 X-6 火箭飛機它以 7 馬赫的速度飛行,創下了有人駕駛飛機的速度記錄。
既然你知道了音速,你是不是也很好奇人類現在能達到多少馬赫?
人類最快的速度記錄保持者不是飛行員,而是一種名為Helios 2的特殊探測器。 該探測器由美國國家航空航天局(NASA)於2024年發射,其任務是深入探索太陽的表面和大氣層。
由於靠近太陽和太陽強大引力的影響,太陽神2號逐漸加快了速度,最終達到了驚人的每小時252,792公里,相當於每秒70公里22 公里,或 0000234光速。 這是乙個令人難以置信的速度,相當於205馬赫!
這一壯麗的成就不僅是人類有史以來創造的最大速度記錄,而且遠遠超過了音速。 太陽神2號的速度讓我們對太陽系中天體運動的功率和速度的概念有了更深入的了解。
是的,有能夠達到超音速的人類車輛。 目前,世界上最快的戰鬥機之一是美國F-15 Hawk,它能夠達到25 馬赫的最高速度相當於 3000 公里/小時。
2024年,這架戰鬥機創造了驚人的世界紀錄:僅用了三分半鐘就達到了離地面3萬公尺的高度,相當於每秒140公尺的增益。
人類對速度的追求超越了天空,延伸到水下和地下。 在水下,由於水的阻力和壓力限制,速度通常比在空氣中低得多。 目前,人類設計最快的水下航行器是俄羅斯研製的超級洲際飛彈。
這種飛彈能夠在水下以每秒0.0的速度行駛以8馬赫的速度飛行,相當於每小時1000公里。 這種飛彈能夠攜帶核彈頭,對敵人構成重大威脅。
至於地下,速度受土壤阻力和溫度的限制,通常低於水下速度。 目前,人類研究的最快的地下交通工具是一種被稱為超音速隧道的交通工具。
美國和中國等國家正在建設這種隧道,這些隧道可以在0它以 3 馬赫的速度執行,相當於每小時 400 公里。
這種型別的隧道利用真空和磁懸浮技術來減少空氣阻力和摩擦,從而提高運輸效率。 這項技術的發展有望改變未來地下運輸的方式,提供更高效、更快捷的地下運輸系統。
人類對聲音的追求,不僅僅是為了速度的刺激,更是為了探索未知領域,實現人類的夢想。
超音速飛行技術給人類的航空航天事業帶來了巨大的發展,也為人類的交通和通訊提供了更多的可能性。
今天,我們可以乘坐超音速客機在幾個小時內飛越大洋,我們可以通過衛星**和網際網絡與世界各地的人們交流,我們可以用火箭和宇宙飛船探索太陽系和宇宙,所有這些都是超音速飛行技術給我們的禮物。