音障和马赫

快捷方式: 差异，相似，杰卡德相似系数，参考。

音障和马赫之间的区别

音障 vs. 马赫

音障（Sound barrier），是一種物理現象。當物體（通常是航空器）的速度接近音速時，將會逐漸追上自己發出的聲波。此时，由于机身对空气的压缩无法迅速传播，将逐渐在飞机的迎风面及其附近区域积累，最终形成空气中压强、温度、速度、密度等物理性质的一个突变面——激波（Shock Wave，又译冲击波、骇波或--）面。激波的形成是超音速飞行的典型特征。激波面将增加空气对飛行器的阻力，這種因為音速造成提升速度的障礙被俗稱為音障。另外，在早期飞机的设计中，由于对跨音速空气动力学了解尚少，所以曾多次发生飞机试图超越音速时解体或者失控坠毁的严重事故，有人把这一时期困扰飞机制造业的难题也称为“音障”。。 飞行器進入超音速飞行形成的激波面，是声学能量的高度集中面，所以又称音錐。音锥在听觉上是一声短暂而极其强烈（可能超越人耳听力上限的）的爆炸声，故稱為「音爆」或「聲爆」。強烈的音爆不僅會對地面建築物產生損害，也会给飛行器本身跨越衝擊面的部分造成巨大的压力，所以各国一般都禁止超音速飞机在住宅区上空突破音速。 除此之外，跨音速飞行常常伴随的一个效应称为普朗特-格劳厄脱凝结云（Prandtl-Glauert condensation clouds），其特徵是一個以飞机為中心軸、从机翼前段开始向四周均勻擴散的圓錐狀雲團。这是由於机翼引起气流加速，空气内能转化为动能，导致温度的降低，進而引起水气凝结导致。水气凝結變成微小的水珠後，肉眼看來就像是雲霧般的狀態。這個高速区會隨著離機身的距離增加而迅速消失。值得一提的是，普朗特-格劳厄脱凝结云并非只能在跨音速飞行中看到，与激波也没有必然的联系，它仅仅表徵了空气具有一定的可压缩性。在合适的条件下，尚未接近音速的飞机也能在自己周围产生普朗特-格劳厄脱凝结云。. 赫（Mach number）是表示速度的量词，又叫馬赫數。一马赫即一倍音速：馬赫數小於1者為次音速，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。 其中U為流速，C為音速。音速為壓力波（聲波）在流體中傳遞的速度。馬赫數的命名是為了紀念奧地利學者恩斯特·马赫（Ernst Mach, 1838-1916）。 马赫一般用于飞机、火箭等航空航天飞行器。由于声音在空气中的传播速度随着不同的条件而不同，因此马赫也只是一个相对的单位，每“一马赫”的具体速度并不固定。在低温下声音的传播速度低些，一马赫对应的具体速度也就低一些。因此相对来说，在高空比在低空更容易达到较高的马赫数。 1947年10月14日，耶格尔驾驶X-1试验飞机在加州南部上空脱离B-29母机，上升到一万二千公尺高空，并在此高度上达到每小时1078公里的速度，首次突破音障，超过了一马赫。 當馬赫數Ma1.0，稱為超音速流（Supersonic flow），此類流況在航空動力學中才會遇到。 任何超過音速移動的物體會從頭部向後產生錐狀的能量震波（速度越高錐角越小），其力量可能會破壞接觸物體，而且會摩擦製造高溫，因此其體型設計必須盡量限制在錐狀震波的範圍內，同時要採用高抗熱性的材料。 在地表的速度換算相當於一馬赫≈1225km/h,767mph,1125ft/s。飛行物在相同的速度下，其馬赫會因所在高度空氣的音速不同而有差異；高度越高，音速越低，而使得馬赫越高，因此高空飛行的速度會降低以免產生衝擊。.

空气动力学

氣動力學 (Aerodynamics)，是流體力學的一個分支，主要研究物體在空氣或其它氣體中運動時所產生的各種力。.

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音速

声速，又称“音速”（每秒340 米，每小時1236公里），顧名思義即是聲音的速度，定義為單位時間內振動波傳遞的距離。音速（波傳遞的速度）與傳遞介質的材質狀況（密度、溫度、壓力…）有絕對關係，而與發聲者（波源）本身的速度無關，而發聲者（波源）與聽者（觀察者）間若有相對運動關係，就形成了都卜勒效應；由此觀點，我們可以知道，超音速時的諸多物理現象（震波、音爆、音...），其實與聲音無關，而是壓縮波密集累積所產生的物理現象。聲音的傳播速度在固體最快，其次液體，而氣體的音速最慢。通常音速是指在空氣中的音速，为343.2米/秒（1,236公里/小时）。音速又會依空氣之狀態（如濕度、温度、密度）不同而有不同數值。如攝氏零度之海平面音速约为331.5米/秒（1193公里/小時）；一萬米高空之音速約為295米/秒（1062公里/小時）；另外每升高1攝氏度，音速就增加0.607米/秒。 在固體中有兩種可能的聲波，其中一種是與流體相同的縱波，另一種是流體沒有的橫波，兩種不同的聲波可以有不同的傳播速度（例如地震波）。縱波形式的音速取決於介質的壓縮率和密度，而固體中橫波形式的音速取決於介質的剛度和密度。 在超流體中也存在兩種不同的「聲波」，第一種聲波是與平常流體相同的密度波，另一種是超流體特有的第二聲波。.

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超音速

超音速（）簡單說，是指超過環境中音速的速度。在海平面高度，氣溫攝氏空氣中，音速大約是343米／秒（約等於1,125呎／秒、768英里／小時或1,235千米／小時），換算驗證，如。 音速，基本單位定義為1馬赫（Mach），因此，超音速常以音速倍數——馬赫數為量度單位。超過5馬赫的速度有時候稱為超高音速（）。物體--有一些部份（例如轉子葉片的末梢）其周遭空氣是超過音速的情形稱為穿音速（）；出現這種情況，常見的物體速度值是介於0.8馬赫與1.2馬赫之間。單位換算，如。 聲音是在彈性介質中行進的振動（壓力波）。在氣體中，聲波是一種縱波，以不同速度行進，其中最相關的影響因素是氣體的分子量與溫度（氣體壓力影響較小）。既然氣體溫度與組成隨著海拔改變甚鉅，飛行器的馬赫數可以在空速未有改變下有所變動。在室溫的水中，速度超過可被視為超音速。在固體中，聲波可以是縱波或橫波，而且傳播速度更快。.

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跨音速

跨音速（Transonic），或稱--，是一個空氣動力學名詞，指的是一個正好在音速上下的速度範圍（約0.8–1.2馬赫）。其定義為臨界馬赫數（通常是0.8馬赫附近）與一個更高速度（通常是1.2馬赫）之間的速度範圍，在這之間的速度範圍，氣流有些是超音速，也有些是亞音速。當飛行器速度超過臨界馬赫數，此時飛行器周遭的空氣流開始有部分是超音速流，空氣力學上開始出現急遽的變化，例如震波的出現；而當飛行器速度達1.2馬赫時，此時所有氣流皆為超音速，周遭氣流變得穩定。 多數現代噴射飛機以可觀的時間處在跨音速飛行。因為一個常出現在這樣速度範圍，稱為波阻（wave drag）的效應而使這樣的飛行狀態顯得重要。試圖抵抗波阻效應的變革可在所有高速飛行器上見到；最顯著的是後掠翼（swept wing）的設計，但另一個常見的形式是黃蜂腰形的機身（wasp-waist fuselage，亦稱可樂瓶機身），作為Whitcomb面積律的副產品。.

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