1马赫是多少英里每小时(一马赫等于多少公里每分钟)
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“天下武功唯快不破。”人类在追求速度的过程中失去了控制。因为速度可以带来效率,也意味着更多的收益。
在我们的日常工作生活中,速度的提升给我们带来了极大的便利无论外卖还是快递,网速还是出行,我们都追求“快”字。在对速度和距离的追求中,诞生了许多科技成果,创造了辉煌的人类文明。交通工具无疑是人类追求速度的首要载体。
在物资和生产力极度匮乏的古代,人们往往需要更大的承载量和更快的速度的动物来提高行走速度,于是驯服了马、牛、羊、骆驼作为交通工具。
农村牛车
后来,人们根据原木的滚动原理,发明了轮子,开启了交通工具的发展史。以轮子为载体,他们生产了各种可以被牲畜拉的大车、四轮马车、牛车。
,人们也学会了用船作为交通工具。从小船到大帆船,虽然运载能力和速度都有所提高,但还是离不开人桨的配合。
而人类第一次接触蓝天,还得从热气球说起。利用热力使热气球飞向空中,也表明人类对蒸汽动力有了比较完善的认知和利用。
同年,第一艘蒸汽船诞生;然后,再回头看地面,蒸汽火车和自行车也相继出现,大大提高了人类在地面上行驶的速度。第二次、第三次工业革命后,汽车、飞机、地铁应运而生。
人类发明了飞机。
今天连自动驾驶汽车和磁悬浮列车都出来了。人类在交通运输的发展历史中逐渐解放了双手,大大提高了速度和效率,给人们的出行和生活带来了极大的便利。
没有速度的标准和定义,人们就无法研究速度。任何事物都有一个统一的衡量标准和大小,这个统一的标准就是我们所说的单位。在速度领域,除了常见的旅行时间比,还有一个单位叫做马赫。
有两种速度是出了名的快,那就是光速和音速,而马赫是和音速有关的单位,说明它很快。那么,1马赫每秒是多少米呢?如果飞机以15马赫的速度飞行一小时,是多少公里?
人类发明了磁悬浮列车。
马赫
马赫是速度与音速之比。这个单位是由奥地利物理学家恩斯特马赫提出并使用的,所以它被称为马赫。目前马赫通常用于追求极限速度的空天飞行器领域,如飞机、火箭等。
恩斯特马赫最著名的工作是利用纹影技术研究飞行弹丸,发现物体在高速气体运动过程中产生的冲击波。
,马赫数成为表征流体运动状态的重要参数,在空气动力学中被广泛应用。从而推导出超音速飞行和爆炸,显示了恩斯特马赫和马赫数在物理力学中的历史地位和杰出贡献。
恩斯特马赫的老照片
通常情况下,马赫数小于1为亚音速,比音速慢;马赫数大于五就是超音速,比音速还快。但由于声速在不同环境的影响下会表现出不同的速度,所以马赫数的数值并不是固定的。
目前,由于空气阻力较小,在平流层上部可以观测到较高的马赫数。,马赫数会随着介质的不同而变化。
所以,如果你想知道每秒能跑多少米马赫,我们只能用一个大概的速度来换算。以音速在15摄氏度的空气中自然情况下传播的速度计算,1马赫相当于每秒340.3米,约合每小时1200公里。
那么,15马赫的速度大约是每小时18400公里。就水面飞机而言,只有传说中的超音速飞机才能达到这个速度。
人类想象的超音速飞机
超声速飞行
目前飞机只要能达到1.2以上的马赫数,就可以称之为“超音速飞行”。在超音速飞行过程中,飞机穿过空气时产生的声密度波也会因为不能超过飞机的速度而聚集在飞机尾部,形成一个圆锥体。
这样一来,音爆会造成严重的音爆效应,震碎建筑物的玻璃,甚至导致耳聋。,各国普遍禁止超音速飞机飞越居民区。
超音速飞行速度离不开冲压发动机的发明,冲压发动机以航空煤油为燃料,以2马赫至5马赫的速度推进,实现超音速飞行。
超音速飞机突破音障
当飞行速度高于2.5马赫时,由于机身与空气的高速剧烈摩擦,机身表面温度会急剧上升,2.5马赫以后的飞机应采用耐热合金结构材料进行热处理。
当飞行马赫数达到6时,会因高速减压而出现黑屏和眩晕,危及飞行员的人身安全。,在超音速飞行时,飞行员必须穿上特制的压力服。
人类超音速飞行的历史可以追溯到上世纪中叶。美国军事领域测试了世界上第一架X-15超音速飞机,飞行速度超过6马赫,相当于每小时7000公里。
X-15超音速飞机
二战期间,很多战斗机在加速俯冲时,一旦速度达到0.9马赫,就会感受到强烈的音障通常此时机身周围的流动动力会产生冲击波和严重的干扰阻力,导致机身摇晃失控,甚至当场解体。
在第二次世界大战中,许多飞机因音障而丧生。直到二战后喷气式飞机的出现,才使得突破音障,实现超音速飞行成为可能。
英国第一个研究超音速飞行。最初的目标是最早达到1.6马赫。因为音障的存在,很多飞机坠毁死亡,超音速飞行的研究因为太危险而终止。
战斗机在空中解体
后来美国也对此以火箭发动力为核心展开了研究,用X-1以1.1015马赫完成了人类突破音障的超音速飞行,发现了只要突破1马赫就不会有音障的存在。
由此,人类在超音速飞行上的道路一去不复返,先后完成了两倍音速,甚至六倍、二十五倍音速的超音速飞行。为了突破音障的阻碍,目前超音速飞机通常采用后倾斜角度的机翼设计。
并且超音速飞行通常具备纵向静稳定性增大和飞机阻尼随马赫数增大而减小的特点,使得飞机受干扰的可能性大大减少。因为超音速飞行对于机身材料的极大考验,目前最常见的超音速飞行器飞行速度通常保持在2-3马赫。
人类想象中的超音速飞行器
超音速飞行器的应用
那么,超音速如此之快,究竟有什么用呢?通常情况下,超音速飞行领域分为超音速飞机、超音速导弹。目前主要用于军事领域的各类飞行战斗机。
随着隐形战机的出现,超音速巡航概念也横空出世。相比超音速飞行,超音速巡航要求的飞行时间更长,而半个小时就是超音速飞行和超音速巡航的分水岭。
超音速武器,目前作为军事领域的一大杀伤武器,速度是决定胜负的最为关键的一道门槛。拥有超音速巡航能力的战斗机在空中作战中能拥有更大的优势和反制空间。
人类在超音速导弹方面有了不错的成就
且其能减少被红外探测监视并发现的可能性,军事作用极其显著。而超音速导弹则能够在最快的时间内达到打击敌方的目的,用速度决定成败。
,各个国家在军事方面都致力于超音速武器的研究。除了象征科技天花板之一的军事领域,有很多人们也在向往着民用超音速飞行器的到来。
但目前民用超音速客机的发展还有着很大的阻碍,因为客机的根本性质还是盈利,在要求盈利的还要具有足够的安全性能。
人类正在尝试着研究超音速客机
而需要一些门槛的超音速飞行技术应用在体积庞大的客机上未尝不是一个难题,如何保证大客机在突破音障时具有绝对的安全性,以及如何保持大客机能维持长时间的超音速飞行。
这对于小型战斗机来说都不是一个完全能解决的问题,更何况放在承载量和体型都极大的客机上?,超音速客机的制造成本就远远高出普通客机。
其超音速发动机所需的燃油也远比普通客机的成本要高,如果折算成票价,这对于普通乘客来说也许并不是一件划算的事情,航空公司也难以盈利。所以,目前超音速飞行在民用领域的应用还需要时间。
超音速客机成本会很高
光速飞行的可能性
那么,超音速飞行已成现实,我们不妨来大胆设想一下人类实现光速飞行的可能性。目前,已知光速在真空中的传播速度大概是每小时670616629英里。
根据爱因斯坦的狭义相对论,越接近光速需要的能量越大,最终达到光速所需要的能量对于现在的人类来说算是一个不可企及的天文数字。
也不乏有许多人展开了对于光速飞行可能性的脑洞实验。有人推测借助引力波达到“曲速引擎”来操纵飞船的时空结构可以达到超光速飞行,但我们目前对于引力波的了解还极其有限,谈不上利用的程度。
人类对光速的想象图
也有人猜测可以用量子纠缠技术制造黑洞,使飞船直接穿越时空。或者稍微现实一点来看,利用电磁场和磁性爆炸对光粒子进行加速来实现光速飞行也未尝不可。
不过,目前这些设想仅仅停留在实验猜想阶段,并未得到证实和实现。目前光速飞行对于人类来说相当于“跨维度飞行”。
其原理远远高于人类的认知范围,所以离人类真正实现光速飞行还需要一个跨世纪的重大科技突破。
宇宙中的黑洞想象图
,在马赫这一单位的基础上,人们已经突破了各类型超音速飞行的记录,这也代表着人类科技的不断发展进步。而突破音速并不是重点,光速才是人们更加遥不可及的下一个挑战点。
希望随着对光速飞行的研究,超音速民用飞机也能得到大规模使用,人类对于速度的追求能够上到一个更新的台阶,甚至穿越时空的局限进行时空旅行都不再是天方夜谭。速度,永无止境。
人类想象中的超音速飞行器
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