國產五代機殲20最大飛行速度 2.5 馬赫,一馬赫究竟有多快?

2021-02-24 科學探索菌

殲20是我國自主研發的第5代戰鬥機,它的最大飛行速度可達2.5馬赫。那麼2.5馬赫究竟是啥意思呢?

 

馬赫是一個相對值,它表示的是速度和音速之比。一馬赫就相當於一倍音速,2.5馬赫自然也就是相當於2.5倍音速。也就是說,殲20戰鬥機能夠超音速飛行。同屬五代戰機的美國 F-22,它的最快飛行速度可達2.25馬赫。而運載火箭的運動速度可以達到23.24馬赫以上。

 

馬赫主要應用於航空領域。節與馬赫很像,節主要應用於航海領域,一節相當於每小時跑一海裡,一海裡也就是1.85公裡。

 

在一個標準大氣壓和15攝氏度的環境下,聲音在空氣中的傳播速度約為340米每秒。2.5馬赫,即殲20每秒鐘最快能夠飛行850米,相當於每小時能夠飛行3060千米,這比普通客機都快上很多。

 

聲音本質上是一種在介質中傳播的機械波,因此聲音無法在真空中傳播。聲音在不同介質、溫度和壓力狀態下,其傳播速度也是不同的。表現為介質密度越大,溫度越高,聲音的傳播速度越快。通常在固體中最快,液體中次之,氣體中最慢。例如,在常溫下,聲音在空氣中的傳播速度為340米每秒,而在水中的傳播速度為1.5千米每秒,在鋼鐵中的傳播速度更是達到了5.2千米每秒。

 

在海拔1萬米的高空中,也就是平流層和對流層的交界處,由於溫度低、壓強小和空氣稀薄密度小,聲音的傳播速度已下降至297米每秒,比常溫(15攝氏度)下海平面處的音速慢13%。

 

通常我們所說的馬赫數中的音速就是以340米每秒為標準。

 

之所以叫馬赫,是為了紀念那個叫馬赫的科學家,學過物理的應該都懂。比如力的單位叫牛頓,就是為了紀念牛頓在相關領域的貢獻。

 

馬赫即恩斯特·馬赫,是奧地利的一名物理學家,他在物體在氣體中的超音速運動的研究上做出了重要貢獻,發現了激波。所以後世在使用速度和音速之比時,便將這個比值稱之為馬赫數。

 

當物體在空氣中運動時,會發出以音速傳播的球面波,當物體的運動速度大於或等於音速時,物體迎風面上的這些波將被壓縮疊加,最終積累形成以該物體運動前方為頂點的錐形包絡面,這便是激波。激波是飛行器跨越音障時的主要阻力。

 

一般,當飛行器的速度略低於音速時,則稱之為亞音速;介於1馬赫至5馬赫的速度稱為超音速;高於5馬赫的速度稱為超高音速。殲20的最大飛行速度就屬於超音速範圍。

 

當飛行器的飛行速度達到及超過音速時,將會出現音爆現象,這是飛行器在突破音障時所出現的特殊現象。出現音爆現象時,飛行器會發出十分巨大的爆鳴聲,還可能在飛行器周圍形成錐形音爆雲(又叫普朗特-格勞厄脫凝結雲)。

 

能夠超音速飛行的航空器,除了戰鬥機以外,在過去還有超音速客機,比如協和飛機和圖144超音速客機,不過由於安全等問題早已經退出市場了。上述飛機都是以噴氣式發動機為動力,如果以火箭發動機為動力,就可以在超高空飛行,可以輕鬆突破超高音速。

 

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