Что такое число Маха?
Число Маха (M) — это безразмерная величина, которая показывает скорость объекта по отношению к скорости звука в окружающей среде. Названное в честь физика Эрнста Маха, оно играет ключевую роль в аэродинамике и гидродинамике: с его помощью описывают, как эффекты сжимаемости влияют на обтекание воздухом самолётов, ракет и снарядов.
Как пользоваться калькулятором
Введите скорость объекта и местную скорость звука — обе величины в метрах в секунду (м/с). На уровне моря в сухом воздухе при 15 °C скорость звука составляет примерно 340–343 м/с, однако она снижается с ростом высоты и падением температуры, поэтому подставляйте значение, соответствующее вашим условиям. Калькулятор выдаст число Маха и определит режим течения.
Разбор формулы
Число Маха — это просто отношение $$M = \frac{\text{Object Speed (m/s)}}{\text{Speed of Sound (m/s)}}$$ где v — скорость объекта, а a — скорость звука в той же среде. Поскольку обе величины измеряются в одних и тех же единицах, они сокращаются, и M остаётся безразмерным. При \(M < 1\) течение дозвуковое, при \(M \approx 1\) — трансзвуковое (околозвуковое), при \(M > 1\) — сверхзвуковое, а при \(M > 5\) — гиперзвуковое.
Пример расчёта
Самолёт летит со скоростью 600 м/с там, где местная скорость звука равна 300 м/с. Тогда $$M = \frac{600}{300} = 2{,}0$$ Самолёт движется со скоростью 2 Маха — это сверхзвуковой режим.
Частые вопросы
Меняется ли скорость звука? Да. Она зависит в первую очередь от температуры (а значит, и от высоты). На большой высоте скорость звука ниже, поэтому при одной и той же истинной воздушной скорости число Маха получается больше.
Что такое звуковой барьер? Так называют резкий рост сопротивления вблизи числа Маха 1 (в трансзвуковой области). Преодолеть звуковой барьер означает разогнаться выше \(M = 1\).
Можно ли использовать другие единицы? Да. Главное, чтобы скорость объекта и скорость звука были выражены в одних и тех же единицах — тогда число Маха не изменится, ведь единицы сокращаются.
