在描述飛行速度的時(shí)候，人們經(jīng)常會(huì)使用馬赫（Mach number）為單位，這個(gè)馬赫是什么意思呢？簡(jiǎn)單來(lái)講，馬赫其實(shí)就是速度與音速的比值。

由于音速不是固定值，不同的條件下（如介質(zhì)、溫度、壓強(qiáng)等等）的音速具有不同的數(shù)值，因此如果要問(wèn)1馬赫速度到底有多快，我們并不能直接說(shuō)1馬赫相當(dāng)于每小時(shí)多少公里，而應(yīng)該在此之前加上確定的條件。

例如在地球大氣層中，當(dāng)氣壓為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、溫度為15攝氏度的時(shí)候，空氣中的音速約為每秒鐘340米，在這種條件的空氣中的飛行速度，1馬赫就相當(dāng)于每小時(shí)大約1224公里。

可以看到，用馬赫來(lái)描述飛行速度并不直觀，所以問(wèn)題來(lái)了，既然如此，那為什么飛行速度常用馬赫為單位呢？直接用每小時(shí)多少公里不是更方便嗎？下面我們就來(lái)講一下。

當(dāng)一個(gè)物體在空氣中飛行的時(shí)候，位于它前方的空氣就會(huì)受到擠壓，如果這個(gè)物體速度相對(duì)較慢，那么位于它前方的那團(tuán)空氣就會(huì)經(jīng)歷“壓縮”、“復(fù)原”然后再“彈開”這樣一個(gè)過(guò)程。

由于上述過(guò)程需要一定的時(shí)間，因此當(dāng)一個(gè)物體在空氣中的飛行速度達(dá)到一個(gè)特定值的時(shí)候，位于它前方的那團(tuán)空氣在被“壓縮”之后就剛好無(wú)法“復(fù)原”、也無(wú)法“彈開”，于是這團(tuán)被“壓縮”的空氣就會(huì)一直停留在物體前方，而隨著物體的持續(xù)飛行，更前方的空氣也會(huì)經(jīng)歷同樣的過(guò)程，進(jìn)而造成越來(lái)越多的“壓縮空氣”堆積在物體前方。

那么問(wèn)題來(lái)了，這個(gè)“特定值”到底是多少呢？答案就是音速。

從本質(zhì)上講，聲音其實(shí)就是由物體振動(dòng)產(chǎn)生的一種波，在空氣中的聲波其實(shí)是一種“縱波”。

上圖顯示了聲波在空氣中的傳播方式，可以看到，聲波其實(shí)就是通過(guò)空氣分子的“壓縮”和“復(fù)原”來(lái)傳播的，換句話來(lái)講就是，空氣的“壓縮”和“復(fù)原”的速度，其實(shí)就是聲音在空氣中的傳播速度，也就是音速。

也就是說(shuō)，當(dāng)一個(gè)物體以音速在空氣中飛行時(shí)，其前方就會(huì)迅速堆積起大量的“壓縮空氣”，在這種情況下，物體遇到的空氣阻力就會(huì)驟然升高，這種現(xiàn)象其實(shí)就是我們常聽到的“音障”。

另一方面來(lái)講，當(dāng)飛行器在空氣中的飛行速度超過(guò)音速時(shí)，盡管其前方的空氣也會(huì)被“壓縮”，然而在這種情況下，這些“壓縮空氣”的速度比飛行器的飛行速度慢，因此它們就無(wú)法在物體前方大量堆積，也就不會(huì)對(duì)物體形成強(qiáng)大的阻力。

所以對(duì)于人類的飛行器而言，想要進(jìn)行超音速飛行，就必須要突破“音障”，而“音障”的出現(xiàn)就意味著飛行器的操縱性能和穩(wěn)定性會(huì)突然變壞，因此飛行員就有必要及時(shí)地了解當(dāng)前速度與音速的即時(shí)關(guān)系，這樣就可以提前做好準(zhǔn)備，進(jìn)而大幅提高飛行的安全性。

由于不同的條件下的音速具有不同的數(shù)值，飛行員只知道“每小時(shí)多少公里”，是無(wú)法直觀地掌握飛行器的當(dāng)前速度與音速的即時(shí)關(guān)系的，所以那些速度較快的飛行器，通常都會(huì)配有一個(gè)專門顯示馬赫數(shù)的儀表，簡(jiǎn)單來(lái)講，這種儀表能夠根據(jù)當(dāng)前區(qū)域的各種條件（如空氣密度、壓強(qiáng)、溫度等等），計(jì)算出當(dāng)前區(qū)域的音速，然后再將其當(dāng)前的飛行速度進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而計(jì)算出馬赫數(shù)。

需要注意的是，“音障”只是“飛行速度常用馬赫為單位”的原因之一，實(shí)際上，馬赫數(shù)的使用還有一個(gè)重要的意義，那就是利用它能夠準(zhǔn)確地描述飛行器的空氣動(dòng)力學(xué)特性。

由于地球大氣的空氣密度、溫度以及大氣壓會(huì)因?yàn)楦叨鹊牟煌霈F(xiàn)明顯的變化，因此當(dāng)飛行器在空氣中高速飛行時(shí)，其當(dāng)前狀態(tài)的受力情況會(huì)隨著所在區(qū)域的變化而出現(xiàn)較大的差異，并不能簡(jiǎn)單地根據(jù)“每小時(shí)多少公里”來(lái)進(jìn)行計(jì)算。

嚴(yán)格意義來(lái)講，當(dāng)飛行器在空氣中飛行時(shí)，其馬赫數(shù)就是它在空氣中的飛行速度與當(dāng)前區(qū)域空氣中的音速的比值。

因?yàn)橐羲倥c空氣密度、溫度以及大氣壓等指標(biāo)存在著確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以飛行器的馬赫數(shù)就可以當(dāng)作衡量空氣壓縮程度的理想指標(biāo)，通過(guò)馬赫數(shù)就能夠準(zhǔn)確地描述飛行器在當(dāng)前情況下的空氣動(dòng)力學(xué)特性。

好了，今天我們就先講到這里，歡迎大家關(guān)注我們，我們下次再見。