Звук распространяется в воздухе со скоростью 1 224 км\ч. Данный показатель скорости самолеты смогли преодолеть достаточно давно. Другим амбициозным рубежом для инженеров в свое время стало преодоление скорости в 2 Маха или в 2448 км\ч. И этот рубеж был взят. На сегодняшний день его смог преодолеть не один самолет. Большая часть из них имеет военное назначение, однако абсолютными рекордсменами скорости остаются преимущественно исследовательские аппараты.

1. Су-27

Советский самолет Су-27 достигает скорости в 2.3 Маха или в 2876.4 км\ч. Самолет имеет два двигателя и электродистанционную систему управления. В свое время машина создавалась, как противовес американскому F-15 Eagle. К слову, несмотря на 35-летний возраст, Су-27 все еще остается актуальной машиной и стоит в строю.

2. General Dynamics F-111

Тактический бомбардировщик, который достигает скорости в 2.5 Маха (3060 км\ч). Машина была создана в 1998 году. Она способна поднимать в воздух до 14 300 кг. Несет, как обычные, так и ядерные бомбы. Иными словами, это очень серьезный аппарат!

3. McDonnell Douglas F-15 Eagle

Всепогодный истребитель американского производства. Без проблем достигает скорости в 3065 км\ч, находясь в воздухе. По последним данным, Пентагон рассчитывать держать эту машину на вооружении до 2025 года и только после этого рассчитывает сменить ее на что-то более совершенное.

4. Миг 31

Отечественный самолет, который благодаря двум невероятно мощным двигателям достигает скорости в 2.83 Маха, что составляет 3463.92 км\ч. Кстати, аппарат может достигать сверхзвуковой скорости, как на малых, так и на больших высотах.

5. XB-70 Valkyrie

Еще один ребенок времен «холодной войны». При массе в 240 тонн, XB-70 Valkyrie достигает скорости в 3 Маха или в 3672 км\ч. Все это он делает при помощи своих шести мощнейших двигателей. Такая скорость была дана самолету, чтобы уходить не только от советских перехватчиков, но и из зоны поражения ядерного взрыва. А все потому, что это стратегический бомбардировщик с запасом хода в 6900 км.

6. Bell X-2 Starbuster

Еще один американский самолет - на сей раз не военный, а экспериментальный. Разгоняется до 3911.9 км\ч. Первый полет машины прошел еще в 1954 году. Программа была свернута после инцидента на испытаниях.

7. МиГ-25

Перехватчик американских разведчиков. Именно так позиционировался в свое время МиГ-25. Максимальная скорость этой машины в 3.2 раза превышает скорость звука и составляет 3916.8 км\ч. По иронии судьбы, ни одного разведчика за все время 25-ый так и не перехватил, зато прекрасно показал себя в нескольких вооруженных конфликтах.

8. Lockheed YF-12

Этот самолет нельзя путать с «Blackbird». Данная машина разрабатывалась исключительно, как прототип для взятия новых скоростных режимов в воздухе. Максимальная скорость составляет 3.35 Маха или 4100 км\ч.

9. SR-71 Blackbird

Ненуждающийся в представлениях самолет SR-71 Blackbird, который стоял на вооружении ВВС США, а потом был передан NASA для научных изысканий. Всего было сделано 32 таких. Кстати, это был первый самолет с технологией «стелс». Максимальная скорость – 4102.8 км\ч.

10. North American X-15

Самый быстрый пилотируемый самолет в мире. Максимальная скорость в небе достигает показателя в 6.7 маха (8200 км\ч). Машина создавалась проведения научных экспериментов.

В мире столько всего интересного. И ужасного тоже, к сожалению. Вот хотя бы о которых будет интересно узнать каждому человеку.

Здравствуйте, уважаемые читатели блога сайт. Понятие скорости известно нам ещё со школьной скамьи. Если говорить о её физической сущности, то это – расстояние, пройденное движущимся телом (материальной точкой) за определённый промежуток времени.

В качестве расстояния выступают как системные, так и внесистемные единицы (метры, мили, углы и др.), время же определяется в секундах или часах. Таким образом, скорость можно выразить многообразием величин, таких как метр в секунду (м/сек), километр в час (км/час), радиан в секунду (1/сек) и т.д.

Несмотря на то, что вышеупомянутые обозначения скорости без труда конвертируются одно в другое, существует ряд областей, где удобно (или исторически принято) измерять скорость в специфических единицах .

Например, моряки предпочитают «узел» (морская миля в час). В астрономии пользуются лучевой (радиальной) скоростью, в космонавтике – космическими скоростями (там их три).

В авиации же, где приходится иметь дело со сверхзвуковыми скоростями, точкой отсчёта, как правило, служит скорость распространения звуковых волн в газообразной среде (проще – скорость звука в воздухе).

Это обусловило появление такой единицы измерения, как «число Маха » (в честь австрийского физика-экспериментатора в области аэродинамики Эрнста Маха). Зачем это нужно, поговорим ниже (а попутно отметим, что к фразе «дал(а) маху» этот учёный отношения не имеет).

Особенности скорости звука

Отличительной чертой скорости звука является то, что она изменяется в зависимости от характера окружающей среды .

В частности, в чугуне скорость звука приблизительно равна 5000 м/сек, в пресной воде – 1450 м/сек, в воздухе – 331 м/сек (1200 км/час). Определение «приблизительно» выбрано неслучайно, поскольку на быстроту прохождения звуковых колебаний влияют и другие факторы.

Для интересующей нас воздушной среды факторами , влияющими на скорость звука, являются:

1. температура (Т);
2. давление (Р);
3. плотность (p);
4. влажность (f).

Перечисленные показатели тесно взаимосвязаны между собой (так, плотность является функцией от температуры, давления и влажности), а также с высотой над уровнем моря. Влияют они и на скорость звука.

Наглядно эта взаимосвязь показана в нижеприведённой таблице (по данным ИКАО).

Главное тут то, что скорость звука существенно меняется в зависимости от высоты.

1 Мах - это сколько километров в секунду

Непостоянство скорости звука (в отличие от скорости света) явилось одной из причин того, что в аэродинамике стали пользоваться параметром, получившим название «Мах».

Мах характеризует движение летательного аппарата (ЛА) в воздушном потоке, иными словами, показывает соотношение между скоростью звука в воздушной среде, обтекающей ЛА, и скоростью самого ЛА. То есть является безразмерной единицей.

1 Мах на приборной доске кабины пилота означает, что самолёт движется со скоростью звука на конкретной высоте .

Если самолет превысит скорость распространения звука на этой высоте в два раза, то на приборной панели будет красоваться 2 Мах (2 М). Общая формула расчета выглядит так:

В литературе встречается и упрощенный подход, где число Маха переводится в линейную скорость (километры в час или в секунду). В качестве эталонной единицы 1 Мах принимается равным 1 198,8 км/час или 333 м/сек , что эквивалентно скорости звука при нормальном атмосферном давлении (101,3 кПа) и нулевой температуре и влажности у поверхности Земли.

Но, как отмечено выше, атмосферные условия меняются с набором высоты, поэтому такой подход не считается корректным и не используется в математических расчётах по аэродинамике.

Когда высоко в небе мы видим реактивный самолёт, оставляющий за собой белый газовый шлейф, а в какой-то момент слышим характерный хлопок, это значит, что самолёт преодолел звуковой барьер , то есть превысил значение 1 Мах (Мах˃1).

В справочной литературе указано, что максимальная скорость истребителя МиГ-29 составляет 2,3 Маха или 2450 км/час. Получается, что в данном случае 1 Мах = 1065 км/час (295,8 м/сек). Сравнив это значение с табличными данными (см. выше), увидим, что оно соответствует высоте порядка 18 000 м, что на самом деле и является практическим потолком МиГ-29.

Подытожим . Отвечая на вопрос «какова скорость 1 маха в километрах в час» мы должны, уточнить о какой высоте полета идет речь. Посмотреть на приведенную выше таблицу и взять наиболее близкое к нужной высоте значение скорости звука и умножить его на единицу (1 Мах) или на 27, как в случае со скоростью Авангарда (об этом читайте ниже).

27 Махов - это мечта или реальность

1. Скорость от 1 до 5 Махов считается сверхзвуковой
2. Более 5 Махов – гиперзвуковой
3. 23 Маха – это уже первая космическая скорость

А вот о скорости в 27 Махов заговорили в конце 2018 года, когда гиперзвуковая ракета боевого назначения «Авангард» преодолела этот рубеж на пусковых испытаниях, что сделало её недосягаемой для средств противовоздушной обороны противника.

Если принять упрощённый подход, о котором говорилось выше, то 27 Махов – это порядка 9 000 м/сек или 32 400 км/час. Но это у поверхности Земли. На высоте в 10 км это будет уже порядка 8 000 м/сек (27 х 299,5) или 28 800 км/час. В любом случае трудно себе представить, что материальное тело может летать с такой скоростью.

Хотя, что я говорю? Посадочные модули космических кораблей (и сами корабли — наш Буран или американские шаттлы) входят в атмосферу земли и на бОльших скоростях. Например, если американцы действительно были на луне, то входить в атмосферу земли при возвращении они должны были на скорости 40 Махов!

Поэтому 27 Махов — это реальность , доступная человечеству еще в шестидесятые года прошлого столетия (глупости про то, что нет материалов способных защитить от неизбежного при этом перегрева, я отнесу на необразованность).

Так в чем же Авангардов? В том, что они могут достаточно долго лететь на этой скорости (планировать) и при этом маневрировать и по высоте, и по углу.

Сбить летящую на бешенной скорости, но по заданной траектории цель не сложно (простая математика). Другое дело сбить цель, которая на такой скорости хаотично (непредсказуемо) маневрирует. Для этого противоракета должна двигаться еще быстрее, а вот это уже невозможно (вверх лететь, это вам не вниз падая планировать).

В то же время следует отметить, что ракетный двигатель не в состоянии обеспечить длительный установившийся полёт на такой скорости. Эту задачу учёные и конструкторы пытаются решить с помощью гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ГПВРД), способного работать непрерывно в течение десятков минут.

Так что исследования по созданию полноценного гиперзвукового ЛА продолжаются как в России, так и за рубежом. Видимо, у нас они уже дали результат либо было найдено альтернативное решение.

Почему еще можно быть уверенным, что Авангард действительно соответствует заявленным МО характеристикам?

Посудите сами. Удар был нанесен по цели на камчатском полигоне, который отстоит всего на сотню миль от американских радаров, и которые без проблем могут отследить чуть ли не всю важнейшую стадию полета инновационной ракеты. Для чего это сделали? Можно было ведь и другие полигоны использовать?

Нужно было дать возможность противнику убедиться в заявленных характеристиках. Они убедились и это очень важно (остужает горячие головы). Теперь уже пусть они ломают голову, как это возможно и на каких физических принципах основано.

Удачи вам! До скорых встреч на страницах блога сайт

Вам может быть интересно

Что такое метеорит и метеор Ассонанс - это единство гласных СОЭ выше нормы - что это значит у мужчин, женщин и детей (таблицы значений по возрасту и возможные проблемы) LTE - что это, разговоры по VoLTE, отличие от 4G и выбор правильного телефона Аллитерация - это художественное повторение звуков
Сколько мегабайт в гигабайте, бит в байте (или килобайте) и что это вообще такое за единицы измерения информации Что такое ассортимент - его виды и 5 способов формирования Тандем - это взаимовыгодный союз Хеш - что это такое и как хэш-функция помогает решать вопросы безопасности в интернете
Пинг - что это такое, как можно его проверить и при необходимости уменьшить (понизить ping) Антиплагиат.ру - онлайн сервис, где можно проверить тексты на уникальность и выявить плагиат в любой работе (ВУЗ, журнал)

Военно-воздушные силы США произвели испытание аппарата X-51A Waverider, который сумел набрать скорость, в 5 раз превышающую скорость звука, и смог пролететь более 3 минут, поставив мировой рекорд, до этого принадлежавший российским разработчикам. Испытание прошло в целом удачно, гиперзвуковое оружие готово к гонке.

27 мая 2010 года аппарат X-51A Waverider (в вольном переводе - волнолёт, а в «невольном» - сёрфер) был сброшен с бомбардировщика B-52 над Тихим океаном. Разгонная ступень X-51A, позаимствованная у хорошо известной ракеты ATCAMS, вывела Waverider на высоту в 19,8 тыс. метров, где включился гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ГПРВД, или скрамджет). После этого ракета поднялась на высоту в 21,3 тыс. метров и набрала скорость в 5 махов (5 М - пять скоростей звука). Всего двигатель ракеты работал около 200 секунд, после чего X-51A послали сигнал на самоуничтожение в связи с начавшимися перебоями с телеметрией. По плану ракета должна была развить скорость в 6 М (по проекту скорость Х-51 - 7 М, то есть свыше 8000 км/ч), а двигатель должен был отработать на протяжении 300 секунд.

Испытания прошли неидеально, однако это не помешало им стать выдающимся достижением. Продолжительность работы двигателя втрое превысила предыдущий рекорд (77 с), принадлежавший советской (потом российской) летающей лаборатории «Холод» . Скорость в 5 М была впервые достигнута на обычном углеводородном топливе, а не на каком-то «эксклюзиве» вроде водорода. Waverider использовал JP-7 -низкоиспаряемый керосин, применявшийся на знаменитом сверхскоростном разведчике SR-71 .

Что такое скрамджет и в чём суть нынешних достижений? Принципиально прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ПВРД) устроены гораздо проще привычных всем турбореактивных (ТРД). Прямоточный двигатель - это просто входное устройство-воздухозаборник (единственная подвижная часть), камера сгорания и сопло. Этим он выгодно отличается от реактивных турбин, где к этой элементарной схеме, придуманной ещё в 1913 году, добавляются вентилятор, компрессор и собственно турбина, совокупными усилиями загоняющие в камеру сгорания воздух. В прямоточных двигателях эту функцию выполняет сам набегающий поток воздуха, от чего сразу же отпадает необходимость в изощрённых конструкциях, работающих в потоке раскалённых газов и прочих дорогостоящих радостях турбореактивной жизни. В результате ПВРД легче, дешевле и менее чувствительны к высокой температуре.

Однако за простоту приходиться платить. Прямоточные двигатели малоэффективны на дозвуковых скоростях (до 500-600 км/ч не работают вовсе) - им просто не хватает кислорода, а потому им нужны дополнительные двигатели, разгоняющие аппарат до эффективных скоростей. Из-за того, что объём и давление поступающего в двигатель воздуха ограничены только диаметром воздухозаборника, эффективно управлять тягой двигателя чрезвычайно трудно. ПВРД обычно «затачиваются» под узкий диапазон рабочих скоростей, а за его пределами начинают вести себя не слишком адекватно. Из-за этих врождённых недостатков на дозвуковых скоростях и умеренных сверхзвуковых турбореактивные двигатели радикально выигрывают у прямоточных конкурентов.

Ситуация меняется, когда прыть летательного аппарата зашкаливает за 3 маха. При высоких скоростях полёта воздух так сильно сжимается во входной части двигателя, что потребность в компрессоре и прочем оборудовании отпадает - точнее, они становятся помехой. Зато на этих скоростях прекрасно себя чувствуют сверхзвуковые прямоточные воздушно-реактивные двигатели СПРВД («рамджет»). Однако по мере роста скорости достоинства бесплатного «компрессора» (сверхзвукового потока воздуха) превращаются в кошмар для разработчиков двигателей.

Индо-пакистанские войны, Шестидневная и Октябрьская арабо-израильская войны и, конечно, вьетнамская война привели к определённому отрезвлению. Оказалось, что манёвренный воздушный бой никуда не делся, а вот фактор скорости утратил своё значение. Дело в том, что на сверхзвуковых скоростях бой вести нельзя - ни пилоты, ни даже техника не выдержат перегрузок. А дозвуковая скорость была теперь у всех одинаковой. Оптимальной скоростью воздушного боя стала 0,85 маха (1 мах - скорость звука).

В ТРД и СПВРД керосин сгорает при относительно небольшой скорости потока - 0,2 М. Это позволяет достичь хорошего смешивания воздуха и впрыскиваемого керосина и, соответственно, высокого КПД. Но чем выше скорость набегающего потока, тем труднее его затормозить и тем выше потери, связанные этим упражнением. Начиная с 6 М замедлять поток приходиться в 25-30 раз. Остаётся только сжигать топливо в сверхзвуковом потоке. Здесь и начинаются настоящие трудности. Когда воздух влетает в камеру сгорания со скоростью 2,5-3 тыс. км/ч, процесс поддержания горения становиться похож, по словам одного из разработчиков, на «попытку удержать спичку зажжённой посреди тайфуна». Ещё не так давно считалось, что в случае с керосином это невозможно.

Проблемы разработчиков гиперзвуковых аппаратов отнюдь не ограничиваются созданием работоспособного ГПРВД. Им необходимо преодолеть и так называемый тепловой барьер. От трения о воздух самолёт греется, причём интенсивность нагрева прямо пропорциональна квадрату скорости потока: если скорость увеличивается вдвое, то нагрев - вчетверо. Нагрев самолёта в полёте со сверхзвуковыми скоростями (особенно на малой высоте) иногда так велик, что приводит к разрушению конструкции и оборудования.

При полётах со скоростью 3 М даже в стратосфере температура входных кромок воздухозаборника и передних кромок крыла составляет более 300 градусов, а остальной части обшивки - более 200. Аппарат со скоростью в 2-2,5 раза большей будет греться в 4-6 раз сильнее. При этом уже при температурах около 100 градусов размягчается органическое стекло, при 150 - значительно снижается прочность дюралюминия, при 550 - теряют необходимые механические свойства титановые сплавы, а при температуре выше 650 градусов плавятся алюминий и магний, размягчается сталь.

Высокий уровень нагрева можно решить или пассивной теплозащитой, или активным отводом тепла за счёт использования в качестве охладителя запасов топлива на борту. Проблема в том, что при очень приличной «хладотворной» способности керосина - теплоёмкость этого горючего лишь вдвое меньше, чем у воды - он плохо переносит высокие температуры, да и объёмы тепла, которые нужно «переваривать», просто чудовищны.

Самый прямолинейный способ решить обе проблемы (обеспечение сверхзвукового горения и охлаждение) - отказаться от керосина в пользу водорода. Последний относительно охотно - по сравнению с керосином, разумеется - горит даже в сверхзвуковом потоке. При этом жидкий водород - по очевидным причинам ещё и отличный охладитель, что даёт возможность не использовать массивную теплозащиту и при этом обеспечивать приемлемую температуру на борту. Кроме того, водород втрое превосходит керосин по теплотворной способности. Это позволяет поднять границу достижимых скоростей до 17 М (максимум на углеводородном топливе - 8 М) и при этом сделать двигатель более компактным.

Неудивительно, что большинство предыдущих гиперзвуковиков-рекордсменов летало именно на водороде. Водородное топливо использовала наша летающая лаборатория «Холод», занимающая пока второе место по продолжительности работы ГПВРД (77 с). Ему же NASA обязано рекордом скорости для реактивных аппаратов: в 2004 году беспилотный гиперзвуковой самолёт NASA X-43A достиг скорости 11 265 км/ч (или 9,8 М) на высоте полёта 33,5 км.

Использование водорода, однако, приводит к другим проблемам. Один литр жидкого водорода весит всего 0,07 кг. Даже с учётом втрое большей «энергоёмкости» водорода это означает четырёхкратный рост объёма топливных баков при неизменном количестве запасённой энергии. Это оборачивается раздуванием размеров и массы аппарата в целом. Кроме того, жидкий водород требует весьма специфических условий эксплуатации - «все ужасы криогенных технологий» плюс специфика самого водорода, - он чрезвычайно взрывоопасен. Иными словами, водород - отличное топливо для экспериментальных аппаратов и штучных машин вроде стратегических бомбардировщиков и разведчиков. Но в качестве заправки для массового оружия, способного базироваться на обычных платформах вроде нормального бомбардировщика или эсминца, он непригоден.

Тем существеннее выглядит достижение создателей X-51, сумевших обойтись без водорода и при этом добиться впечатляющих скоростей и рекордных показателей по продолжительности полёта с прямоточным двигателем. Отчасти рекорд обязан инновационной аэродинамической схеме - тому самому волнолёту. Странный угловатый облик аппарата, его диковатая на вид конструкция создаёт систему ударных волн, именно они, а не корпус аппарата, становятся аэродинамической поверхностью. В итоге подъёмная сила возникает при минимальном взаимодействии набегающего потока с самим корпусом и, как следствие, интенсивность его нагрева резко снижается.

Высокотемпературная теплозащита из углерод-углеродного материалачёрного цвета у X-51 расположена только на самом «кончике» носа и задней части нижней поверхности. Основную часть корпуса покрывает белая низкотемпературная теплозащита, что указывает на относительно щадящий режим нагрева: и это при 6-7 М в достаточно плотных слоях атмосферы и неизбежных нырках в тропосферу к цели.

Вместо водородного «монстра» американские военные обзавелись аппаратом на практичном авиационном топливе, что сразу же выводит его из области забавного эксперимента в сферу реального применения. Перед нами уже не демонстрация технологий, а прототип нового оружия. Если X-51A успешно пройдёт все испытания, через несколько лет начнётся разработка полноценной боевой версии X-51A+, оснащённой самой современной электронной начинкой.

Согласно предварительным планам Boeing, на X-51A+ будут установлены приборы быстрой идентификации и уничтожения целей в условиях активного противодействия. Возможность управления аппаратом с помощью модифицированного интерфейса JDAM, предназначенного для наведения высокоточных боеприпасов, была успешно проверена ещё в ходе предварительных испытаний в прошлом году. Новый волнолёт вполне вписывается в стандартные размеры для американских ракет, то есть благополучно влезает в корабельные устройства вертикального пуска, транспортно-пусковые контейнеры и отсеки бомбардировщиков. Заметим, что ракета ATCAMS, у которой позаимствовали разгонную ступень для Waverider, - это оперативно-тактическое оружие, применяемое американскими реактивными системами залпового огня MLRS.

Таким образом, 12 мая 2010 года над Тихим океаном США испытали прототип вполне практичной гиперзвуковой крылатой ракеты, судя по планируемой начинке, предназначенной для поражения высокозащищённых наземных целей (предполагаемая дальность - 1600 км). Возможно, со временем к ним добавятся и надводные. Помимо огромной скорости в активе таких ракет будет высокая проникающая способность (кстати, энергия тела, разогнанного до 7 М, практически эквивалентна заряду тротила такой же массы) и - важное свойство статически неустойчивых волнолётов - способность к очень резким манёврам.

То, что полностью беспилотной должна стать разведывательная авиация, вряд ли вообще подлежит обсуждению, до такой степени это очевидно. Причём имеется в виду любая разведка, от тактической до стратегической. В последнем случае нужны будут и сверхзвуковые (может быть, даже гиперзвуковые) БПЛА, и «русский «Глобал Хок», летающий медленно, зато очень долго и очень далеко. Разумеется, и те, и другие должны летать высоко.

Это далеко не единственная перспективная профессия гиперзвукового оружия.

В отчётах консультативной группы HАТО по космическим исследованиям и разработкам (AGARD), подготовленным в конце 1990-х, отмечается, что гиперзвуковые ракеты должны иметь следующие варианты применения:

Поражение укреплённых (или заглублённых) объектов противника и сложных наземных целей вообще;

Противовоздушная оборона;

Завоевание господства в воздухе (такие ракеты могут считаться идеальным средством перехвата высоколетящих воздушных целей на больших расстояниях);

Противоракетная оборона - перехват стартующих баллистических ракет на начальном участке траектории.

Использование в качестве многоразовых беспилотников как для нанесения ударов по наземным целям, так и для разведки.

Наконец, очевидно, что гиперзвуковые ракеты будут наиболее эффективным - если не единственным - противоядием против гиперзвуковых средств нападения.

Другое направление развития гиперзвуковых вооружений - создание малогабаритных твердотопливных ГПВРД, вмонтированных в снаряды, предназначенные для поражения воздушных целей (калибров 35-40 мм), а также бронетанковой техники и укреплений (кинетические ПТУР). В 2007 году Lockheed Martin завершила испытания прототипа кинетической противотанковой ракеты CKEM (Compact Kinetic Energy Missile). Такая ракета на дистанции 3400 м успешно уничтожила советский танк Т-72, оснащённый усовершенствованной динамической защитой.

В дальнейшем возможно появление ещё более экзотических конструкций, например трансатмосферных летательных аппаратов , способных к суборбитальным полётам на межконтинентальную дальность. Вполне актуальны - причём в ближней перспективе - и маневрирующие гиперзвуковые боевые блоки для баллистических ракет. Иными словами, в ближайшие 20 лет военное дело изменится кардинально и гиперзвуковые технологии станут одним из важнейших факторов этой революции.

Конвертер длины и расстояния Конвертер массы Конвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питания Конвертер площади Конвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептах Конвертер температуры Конвертер давления, механического напряжения, модуля Юнга Конвертер энергии и работы Конвертер мощности Конвертер силы Конвертер времени Конвертер линейной скорости Плоский угол Конвертер тепловой эффективности и топливной экономичности Конвертер чисел в различных системах счисления Конвертер единиц измерения количества информации Курсы валют Размеры женской одежды и обуви Размеры мужской одежды и обуви Конвертер угловой скорости и частоты вращения Конвертер ускорения Конвертер углового ускорения Конвертер плотности Конвертер удельного объема Конвертер момента инерции Конвертер момента силы Конвертер вращающего момента Конвертер удельной теплоты сгорания (по массе) Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему) Конвертер разности температур Конвертер коэффициента теплового расширения Конвертер термического сопротивления Конвертер удельной теплопроводности Конвертер удельной теплоёмкости Конвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излучения Конвертер плотности теплового потока Конвертер коэффициента теплоотдачи Конвертер объёмного расхода Конвертер массового расхода Конвертер молярного расхода Конвертер плотности потока массы Конвертер молярной концентрации Конвертер массовой концентрации в растворе Конвертер динамической (абсолютной) вязкости Конвертер кинематической вязкости Конвертер поверхностного натяжения Конвертер паропроницаемости Конвертер плотности потока водяного пара Конвертер уровня звука Конвертер чувствительности микрофонов Конвертер уровня звукового давления (SPL) Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давления Конвертер яркости Конвертер силы света Конвертер освещённости Конвертер разрешения в компьютерной графике Конвертер частоты и длины волны Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) Конвертер электрического заряда Конвертер линейной плотности заряда Конвертер поверхностной плотности заряда Конвертер объемной плотности заряда Конвертер электрического тока Конвертер линейной плотности тока Конвертер поверхностной плотности тока Конвертер напряжённости электрического поля Конвертер электростатического потенциала и напряжения Конвертер электрического сопротивления Конвертер удельного электрического сопротивления Конвертер электрической проводимости Конвертер удельной электрической проводимости Электрическая емкость Конвертер индуктивности Конвертер Американского калибра проводов Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах Конвертер магнитодвижущей силы Конвертер напряженности магнитного поля Конвертер магнитного потока Конвертер магнитной индукции Радиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излучения Радиоактивность. Конвертер радиоактивного распада Радиация. Конвертер экспозиционной дозы Радиация. Конвертер поглощённой дозы Конвертер десятичных приставок Передача данных Конвертер единиц типографики и обработки изображений Конвертер единиц измерения объема лесоматериалов Вычисление молярной массы Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

1 километр в час [км/ч] = 0,00080843357909714 число Маха (20°C, 1 атм)

Исходная величина

Преобразованная величина

метр в секунду метр в час метр в минуту километр в час километр в минуту километр в секунду сантиметр в час сантиметр в минуту сантиметр в секунду миллиметр в час миллиметр в минуту миллиметр в секунду фут в час фут в минуту фут в секунду ярд в час ярд в минуту ярд в секунду миля в час миля в минуту миля в секунду узел узел (брит.) скорость света в вакууме первая космическая скорость вторая космическая скорость третья космическая скорость скорость вращения Земли скорость звука в пресной воде скорость звука в морской воде (20°C, глубина 10 метров) число Маха (20°C, 1 атм) число Маха (стандарт СИ)

Подробнее о скорости

Общие сведения

Скорость - мера измерения пройденного расстояния за определенное время. Скорость может быть скалярной величиной и векторной - при этом учитывается направление движения. Скорость движения по прямой линии называется линейной, а по окружности - угловой.

Измерение скорости

Среднюю скорость v находят, поделив общее пройденное расстояние ∆x на общее время ∆t : v = ∆x /∆t .

В системе СИ скорость измеряют в метрах в секунду. Широко используются также километры в час в метрической системе и мили в час в США и Великобритании. Когда кроме величины указано и направление, например 10 метров в секунду на север, то речь идет о векторной скорости.

Скорость движущихся с ускорением тел можно найти с помощью формул:

• a , с начальной скоростью u в течении периода ∆t , имеет конечную скорость v = u + a ×∆t .
• Тело, движущееся с постоянным ускорением a , с начальной скоростью u и конечной скоростью v , имеет среднюю скорость ∆v = (u + v )/2.

Средние скорости

Скорость света и звука

Согласно теории относительности, скорость света в вакууме - самая большая скорость, с которой может передвигаться энергия и информация. Она обозначается константой c и равна c = 299 792 458 метров в секунду. Материя не может двигаться со скоростью света, потому что для этого понадобится бесконечное количество энергии, что невозможно.

Скорость звука обычно измеряется в упругой среде, и равна 343,2 метра в секунду в сухом воздухе при температуре 20 °C. Скорость звука самая низкая в газах, а самая высокая - в твердых телах. Она зависит от плотности, упругости, и модуля сдвига вещества (который показывает степень деформации вещества при сдвиговой нагрузке). Число Маха M - это отношение скорости тела в среде жидкости или газа к скорости звука в этой среде. Его можно вычислить по формуле:

M = v /a ,

где a - это скорость звука в среде, а v - скорость тела. Число Маха обычно используется в определении скоростей, близких к скорости звука, например скоростей самолетов. Эта величина непостоянна; она зависит от состояния среды, которое, в свою очередь, зависит от давления и температуры. Сверхзвуковая скорость - скорость, превышающая 1 Мах.

Скорость транспортных средств

Ниже приведены некоторые скорости транспортных средств.

• Пассажирские самолеты с турбовентиляторными двигателями: крейсерская скорость пассажирских самолетов - от 244 до 257 метров в секунду, что соответствует 878–926 километрам в час или M = 0,83–0,87.
• Высокоскоростные поезда (как «Синкансэн» в Японии): такие поезда достигают максимальных скоростей от 36 до 122 метров в секунду, то есть от 130 до 440 километров в час.

Скорость животных

Максимальные скорости некоторых животных примерно равны:

Скорость человека

• Люди ходят со скоростью примерно 1,4 метра в секунду или 5 километров в час, и бегают со скоростью примерно до 8,3 метра в секунду, или до 30 километров в час.

Примеры разных скоростей

Четырехмерная скорость

В классической механике векторная скорость измеряется в трехмерном пространстве. Согласно специальной теории относительности, пространство - четырехмерное, и в измерении скорости также учитывается четвертое измерение - пространство-время. Такая скорость называется четырехмерной скоростью. Ее направление может изменяться, но величина постоянна и равна c , то есть скорости света. Четырехмерная скорость определяется как

U = ∂x/∂τ,

где x представляет мировую линию - кривую в пространстве-времени, по которой движется тело, а τ - «собственное время», равное интервалу вдоль мировой линии.

Групповая скорость

Групповая скорость - это скорость распространения волн, описывающая скорость распространения группы волн и определяющая скорость переноса энергии волн. Ее можно вычислить как ∂ω /∂k , где k - волновое число, а ω - угловая частота. K измеряют в радианах/метр, а скалярную частоту колебания волн ω - в радианах в секунду.

Гиперзвуковая скорость

Гиперзвуковая скорость - это скорость, превышающая 3000 метров в секунду, то есть во много раз выше скорости звука. Твердые тела, движущиеся с такой скоростью, приобретают свойства жидкостей, так как благодаря инерции, нагрузки в этом состоянии сильнее, чем силы, удерживающие вместе молекулы вещества во время столкновения с другими телами. При сверхвысоких гиперзвуковых скоростях два столкнувшихся твердых тела превращаются в газ. В космосе тела движутся именно с такой скоростью, и инженеры, проектирующие космические корабли, орбитальные станции и скафандры, должны учитывать возможность столкновения станции или космонавта с космическим мусором и другими объектами при работе в открытом космосе. При таком столкновении страдает обшивка космического корабля и скафандр. Разработчики оборудования проводят эксперименты столкновений на гиперзвуковой скорости в специальных лабораториях, чтобы определить, насколько сильные столкновения выдерживают скафандры, а также обшивка и другие части космического корабля, например топливные баки и солнечные батареи, проверяя их на прочность. Для этого скафандры и обшивку подвергают воздействию ударов разными предметами из специальной установки со сверхзвуковыми скоростями, превышающими 7500 метров в секунду.

(Bairstow , обозначение $\backslash mathsf\{Ba\}$), а в советской послевоенной научной литературе и, в частности, в советских учебниках тысяча девятьсот пятидесятых годов - название число Маиевского (число Маха - Маиевского ) по имени основателя русской научной школы баллистики , пользовавшегося этой величиной, вместе с этим обозначение $\backslash mathsf\{M\}$ употребляется без специального названия , это частные проявления кампании «борьбы с космополитизмом» .

Число Маха в газовой динамике

Число Маха

$\backslash mathsf\{M\}=\backslash frac\{v\}\{a\},$

где $v$ - скорость потока, а $a$ - местная скорость звука,

является мерой влияния сжимаемости среды в потоке данной скорости на его поведение: из уравнения состояния идеального газа следует, что относительное изменение плотности (при постоянной температуре) пропорционально изменению давления:

$\backslash frac\{d\backslash rho\}\{\backslash rho\}\backslash sim\backslash frac\{dp\}\{p\},$

из закона Бернулли разность давлений в потоке $dp\backslash sim\backslash rho\; v^2$, то есть относительное изменение плотности:

$\backslash frac\{d\backslash rho\}\{\backslash rho\}\backslash sim\backslash frac\{dp\}\{p\}\backslash sim\backslash frac\{\backslash rho\; v^2\}\{p\}.$

Поскольку скорость звука $a\backslash sim\backslash sqrt\{p/\backslash rho\}$, то относительное изменение плотности в газовом потоке пропорционально квадрату числа Маха:

$\backslash frac\{d\backslash rho\}\{\backslash rho\}\backslash sim\backslash frac\{v^2\}\{a^2\}=\backslash mathsf\{M\}^2.$

Наряду с числом Маха используются и другие характеристики безразмерной скорости течения газа:

коэффициент скорости

$\backslash lambda=\backslash frac\{v\}\{v\_K\}=\backslash sqrt\{\backslash frac\{\backslash gamma+1\}\{2\}\}\backslash mathsf\{M\}\backslash left(1+\backslash frac\{\backslash gamma-1\}\{2\}\backslash mathsf\{M\}^2\backslash right)^\{-1/2\}$

и безразмерная скорость

$\backslash Lambda=\backslash frac\{v\}\{v\_\backslash max\}=\backslash sqrt\{\backslash frac\{\backslash gamma-1\}\{2\}\}\backslash mathsf\{M\}\backslash left(1+\backslash frac\{\backslash gamma-1\}\{2\}\backslash mathsf\{M\}^2\backslash right)^\{-1/2\},$

где $v\_K$ - критическая скорость,

$v\_\backslash max$ - максимальная скорость в газе, $\backslash gamma=\backslash frac\{c\_p\}\{c\_v\}$ - показатель адиабаты газа, равный отношению удельных теплоёмкостей газа при постоянных давлении и объёме соответственно.

Важность величины числа Маха

Важное значение числа Маха объясняется тем, что оно определяет, превышает ли скорость течения газовой среды (или движения в газе тела) скорость звука или нет. Сверхзвуковые и дозвуковые режимы движения имеют принципиальные различия; для авиации это различие выражается в том, что при сверхзвуковых режимах возникают узкие слои быстрого значительного изменения параметров течения (ударные волны), приводящие к росту сопротивления тел при движении, концентрации тепловых потоков у их поверхности и возможности прогорания корпуса тел и тому подобное.

Предельно упрощённое объяснение числа Маха

Для понимания числа Маха неспециалистами очень упрощённо можно сказать, что численное выражение числа Маха зависит, прежде всего, от высоты полёта (чем больше высота, тем ниже скорость звука и выше число Маха). Число Маха - это истинная скорость в потоке (то есть скорость, с которой воздух обтекает, например, самолёт), делённая на скорость звука в конкретной среде, поэтому зависимость является обратно пропорциональной. У земли скорость, соответствующая 1 Маху, будет равна приблизительно 340 м/с (скорость, с которой люди привычно считают расстояние приближающейся грозы, измеряя время от вспышки молнии до дошедших раскатов грома) или 1224 км/ч. На высоте 11 км из-за падения температуры скорость звука ниже - около 295 м/с или 1062 км/ч.

Такое объяснение не может использоваться для каких бы то ни было математических расчётов скорости или иных математических операций по аэродинамике.

См. также

Напишите отзыв о статье "Число Маха"

Литература

• Число Маха // Физическая энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия, 1988.
• ГОСТ 25431-82 Таблица динамических давлений и температур торможения воздуха в зависимости от числа Маха

Примечания