“马赫”到底是什么意思？为什么战机不用公里来描述速度？

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【前言】

平时在一些新闻报道中，我们会经常听到听到“战斗机速度达2马赫”这样的说法。

这是在表达速度有多快，但是为什么不直接告诉我们公里数呢？“马赫”到底是什么，究竟有多快？它和飞行器速度之间的关系到底是什么？

马赫环现象

【它比公里更精准？】

飞行器的速度为何不用“每小时多少公里”这种直观单位？这可能是很多人心中的疑问，表面上看，公里数确实清晰明了，但在实际飞行中，这种单位却显得笨拙而不够精准。

尤其是进入超音速阶段后，飞行速度和音速的关系比单纯的绝对值更为重要，而这正是马赫能够脱颖而出的原因。

我们先来看看飞行中对“音速”的特殊要求，飞行器在空气中穿梭，不同高度的空气密度、气压和温度都会影响音速。

这种信息的缺失，可能导致飞行员在接近音障时无法及时调整操控，从而引发危险，马赫的优势在于，它通过速度与音速的比值，直接反映了飞行器当前的空气动力学状态，让飞行员对潜在风险一目了然。

以战斗机为例，1马赫表示飞机的速度与当前环境音速完全一致，而2马赫则意味着速度达到音速的两倍。

这个比值非常重要，因为音速的变化不仅影响飞行器的速度，还决定了它所承受的空气压缩程度和阻力大小。

用马赫来描述速度，飞行员能清楚地知道当前的飞行环境，比如距离突破音障还有多远，又或者在超音速飞行中是否会遭遇新的障碍。

这种精准度是公里数无法提供的，更重要的是，马赫还能帮助科学家更好地研究飞行器的空气动力学特性。

在不同高度，音速会因环境条件的变化而变化，但马赫数始终能够保持一致，比如在地面1马赫是每小时1224公里，但在高空可能下降到每小时1060公里，马赫数本身的意义不变。

从某种程度上说，马赫已经不只是一个描述速度的单位，更是飞行器与周围环境“对话”的工具，它让飞行员能够根据环境条件随时调整速度，确保飞行安全。

而对于科学家而言，马赫是他们研究空气压缩现象和超音速技术的关键参数，为航空领域的发展提供了重要支撑。

【速度的突破与新挑战】

1947年，超音速飞行第一次被人类实现，这一事件的标志意义无人可忽视，但它背后的难题，却让无数科学家夜不能寐。

在那之前，飞行器的设计几乎被“音障”束缚着，人们发现，当飞行器速度接近音速时，它面前的空气仿佛形成了一堵无形的“墙”，任何试图突破音速的努力，都像撞在了钢板上。

飞机因为无法承受剧烈的气流阻力而四分五裂，很多人甚至认为，这就是飞行器速度的极限，但极限从来不是人类的终点。

科学家意识到问题的本质，音速并不是固定的，它受温度、气压和高度的影响。

奥地利学者恩斯特·马赫

在地面标准条件下，音速是每秒340米，但在高空中，这个数字会发生变化，如果单纯用“每小时多少公里”来描述速度，飞行员无法直观判断当前速度与音速的关系，这让飞行器操控变得更加危险。

于是，马赫的概念被引入，它直接将飞行器速度与当前环境音速作对比，以比值的形式呈现，解决了这一问题，突破音障之后，人类对速度的渴望更加强烈。

【从热障到黑障】

当飞行器突破音障进入超音速领域，人类曾以为飞行速度的难题已经解决，但很快又迎来了新的热障挑战。

它的出现，让飞行器速度的提升变得愈发困难，而它背后的原因则与空气摩擦引发的高温密切相关。

当飞行器速度达到马赫2.2时，与空气的高速摩擦会让机身温度急剧升高，普通材料在这种温度下会迅速软化甚至燃烧，直接威胁飞行器的结构安全。

这就是热障，科学家们必须找到能够承受极端温度的材料，为此，他们研发出一种耐高温的陶瓷材料，同时设计了主动冷却系统，通过内部冷却液的循环来带走热量。

这些技术的进步，让飞行器能够在超音速状态下继续保持安全，但热障并非唯一的难题。

随着飞行速度进一步提升到高超音速领域（大于5马赫），黑障这种新的现象，也随之而来。

黑障是飞行器与空气剧烈摩擦后，机身表面的空气被电离形成等离子体层，这层等离子体会屏蔽电磁波，使得通讯设备无法正常工作。

对于飞行员来说，通讯中断意味着失去了与地面控制中心的联系，甚至无法获得导航支持，飞行器几乎处于“盲飞”状态。

科学家尝试了多种方法来解决黑障问题，最常见的做法是使用信号增强器，通过加强电磁波的穿透能力减缓等离子体的屏蔽作用。

此外，还可以在机身表面涂覆特殊材料，用来吸收或分散等离子体的干扰，这些方法虽然在一定程度上缓解了问题，但并未从根本上解决黑障。

科学家们意识到，速度的提升不仅需要更强的发动机和更先进的材料，还要克服空气动力学中更复杂的现象。

【马赫的未来】

如今我们的飞行器已经能够突破9.8马赫，像美国的X-43这样的飞行器甚至可以在半小时内横跨一个大洲。

马赫这个单位不仅是对飞行速度的描述，更代表着飞行器设计与科学理论的深度结合，从音障到热障，再到黑障，每一次技术突破都让人类对飞行速度的理解更进一步。

速度的提升不仅仅是简单的加速过程，而是一个复杂的系统工程。

从空气动力学特性的优化，到高性能材料的研发，再到先进动力系统的推动，马赫成为贯穿这些要素的核心指标。

它不只是描述速度的一个比值，还反映了飞行器在特定环境中的空气压缩程度和受力情况，这些信息为设计更高效、更安全的飞行器提供了可靠依据。

不仅如此，马赫的未来应用远不止于地球大气层内的飞行，随着人类对太空探索的深入，飞行器的设计需要面对真空环境、极端温差以及更长时间的持续飞行。

虽然马赫的概念在真空中不适用，但它所体现的空气动力学思维和系统工程方法，仍然能够为新一代的太空飞行器提供重要的理论支撑。

从未来的角度看，速度的发展还涉及跨学科的协作，热障、黑障等现象的解决离不开材料科学、物理学和信息技术的深度融合。

而如果要进一步突破现有速度极限，飞行器可能需要完全革新，可以通过引入更高效的核动力系统，或在大气层外直接借助重力场加速。

这些设想虽然看似遥远，但却已经开始在理论层面得到探索和验证。

最终，马赫不仅仅是一个单位或比值，它象征着人类对速度的渴望，对未知的探索。

【结语】

探索无止境 从音障的破除到马赫成为速度的代名词，人类在天空中的征程充满了挑战与突破。

马赫不仅是一个技术参数，更是一种科学精神的体现，它让我们明白，任何看似无法逾越的障碍背后，都是进步的机会。

信息来源：
百度词条————马赫
腾讯网————美研发SR-72高超音速飞机 最大速度达六马赫