Numărul Mach

Figura fizică cheie
Nume de familie Numărul Mach
Simbolul formulei
dimensiune adimensional
definiție
Viteza de curgere
Viteza sunetului
Numit după Serios
scopul aplicatiei debitele compresibile

Numărul Mach ( de asemenea , numărul Mach Numărul Mach sau numărul Mach, simboluri : ) este o magnitudine de numărul de dimensiuni ale mecanicii fluidelor de viteze . Indică raportul dintre viteza (de exemplu, a unui corp sau a unui fluid ) la viteza de sunet a fluidului din jur. Acesta poartă numele fizicianului și filosofului austriac Ernst Mach . Denumirea numărului Mach a fost creată în 1929 de aerodinamicul elvețian Jakob Ackeret introdus. Mach descrie raportul dintre viteza unui corp și viteza sunetului. Dacă un avion este la fel de rapid ca sunetul, acesta călătorește la Mach 1.

definiție

Se aplică următoarele:

.

Prin care se poate folosi viteza sunetului în gaze în general, ceea ce duce la următoarea expresie:

.

Sunt în ea

  • exponent izentropic al fluidului în condițiile date limită,
  • constanta specifică a gazului legată de masa molară și
  • temperatura gazului luat în considerare.

În general, exponentul izentropic variază și pentru un fluid specific în funcție de presiune și temperatură . Pentru modificări suficient de mici ale presiunii și temperaturii, se poate aproxima ca fiind constantă.

Numărul Mach = 1, în mod colocvial și „Mach 1”, se înțelege a fi viteza sunetului (care pentru un anumit mediu este dependent doar de temperatură ca o bună aproximare). În consecință, „Mach 2” (de două ori viteza sunetului), Mach 3 etc. nu pot fi convertite în viteze „exacte” fără a cunoaște viteza de referință a sunetului.

Cu toate acestea, prin intermediul numărului Mach, fluxurile pot fi împărțite în diferite zone, de exemplu:

  • flux subsonic,
  • flux transonic ,
  • flux supersonic .

De acum înainte se vorbește despre fluxul hipersonic .

Aceste zone necesită abordări diferite, deoarece fenomene fizice diferite apar în fiecare caz. De exemplu, efectele compresibile apar în fluxuri (flux compresibil), în timp ce astfel de efecte sunt în general irelevante (flux incompresibil).

aviaţie

Un McDonnell Douglas F / A-18 Hornet în zbor supersonic ; partea de coliziune a conului Mach este vizibilă ca un disc cloud
Atmosferă standard, valorile vitezei sunetului în penultima coloană sunt date în noduri (unitate) . Conversie: 1 nod = 1,852 km / h ≈ 0,514444 m / s

În aviație , numărul Mach este utilizat pentru indicarea adimensională a vitezei aeronavelor cu zbor rapid . Reprezintă raportul dintre viteza aerului și viteza sunetului din aerul înconjurător. Deoarece viteza sunetului depinde în principal de temperatura aerului , iar aceasta, la rândul său, depinde de altitudine , afișarea numărului Mach este singura care este comparabil la orice altitudine de croazieră și la orice temperatură ambiantă Declarație. Acest lucru este deosebit de important în aeronavele comerciale pentru a menține viteza maximă (M MO , Mach Maximum Operating Number ) specificată de producătorul aeronavei în ceea ce privește viteza reală (TAS, adevărata viteză aeriană) în raport cu aerul ambiant. Depășirea M MO duce la atingerea numărului Mach critic și, astfel, la detașarea stratului limită ca cauză a pauzelor de flux și a unui risc asociat de cădere, precum și a sarcinilor mecanice extreme brute pe structura aeronavei. Numărul Mach este afișat de un instrument special de zbor, Machmeter .

Viteza sunetului în aer în funcție de temperatură
temperatura Viteza sunetului
−50 ° C 1080 km / h ≈ 300 m / s
−25 ° C 1134 km / h ≈ 315 m / s
00 ° C 1193 km / h ≈ 331 m / s
20 ° C 1235 km / h ≈ 343 m / s
25 ° C 1245 km / h ≈ 346 m / s

La o temperatură de -50 ° C și o presiune a aerului de 26 kPa (conform atmosferei standard, de obicei la o altitudine de aproximativ 10.000 m), viteza sunetului este în jur de 300 m / s = 1080 km / h. O aeronavă de pasageri care zboară în aceste condiții la o viteză de croazieră de Mach 0,8 are o viteză de 240 m / s = 864 km / h.

Vezi si

literatură

  • Ernst Götsch: Tehnologia aeronavelor . Introducere, elemente de bază, știința avioanelor. Motorbuch-Verlag, Stuttgart 2003, ISBN 3-613-02006-8 .
  • Michael Grossrubatscher: Ghid de referință pentru piloți . Ediția a 7-a, revizuită. Auto-publicat de autor, München 2008, ISBN 978-3-00-025252-5 (engleză).
  • N. Rott: Jakob Ackert și Istoria numărului Mach. Revista anuală a mecanicii fluidelor 17 (1985), pp. 1-9.
  • N. Rott: J. Ackeret și istoria numărului Mach. Inginer și arhitect elvețian 21 (1983), pp. 591-594.

Link-uri web

Commons : număr Mach  - colecție de imagini, videoclipuri și fișiere audio

Dovezi individuale

  1. Jakob Ackeret: Rezistența aerului la viteze foarte mari. Schweizerische Bauzeitung 94 (octombrie 1929), pp. 179–183. Vezi și: N. Rott: Jakob Ackeret și Istoria numărului Mach. Revista anuală a mecanicii fluidelor 17 (1985), pp. 1-9; N. Rott: J. Ackeret și istoria numărului Mach. Inginer și arhitect elvețian 21 (1983), pp. 591-594.