亞音速

亞音速

亞音速是指低於聲音的傳播速度,小於340米每秒。音速就是指聲音的速度,標準速度是在15℃(氣溫)的海平面測試聲音在空氣中傳播的速度(在水中或其他介質中速度不同)。

聲音在15℃的空氣中的速度是340米每秒,大約是1224千米每小時。亞音速是指速度比340米每秒小的狀態,等於340米每秒的速度為穿音速,大於340米每秒的速度為超音速,聲音的速度會因為氣溫的不同或氣壓的不同,而有所不同。

計算方法


亞音速
亞音速
馬赫是表示速度的量詞。一馬赫即一倍音速(音波可以在固體、液體或是氣體介質中傳播,介質密度愈大,則音速愈快,所以馬赫的大小不是固定的):馬赫數小於1者為亞音速,馬赫數大於5左右為超高音速;馬赫數是飛行的速度和當時飛行的音速之比值,小於1表示比音速慢,同理,大於1是比音速快。
其中Ma為馬赫數,V為飛行速度,a為飛行器所在位置的音速。故,當Ma<1時為亞音速。

應用


亞音速飛行對飛行器飛行具有不可替代的重要作用。縱然超音速飛行是對飛行器性能的重要要求,但在超音速飛行器中亞音速巡航依然是必不可少的環節,而且到目前為止,超音速客機只有協和超音速客機及俄羅斯圖-144,其它客機均為亞音速飛機,由此可見亞音速飛行對於飛行器的重要性。
相較於超音速飛行,亞音速飛行具有省油、噪音小及對飛行器結構強度要求小等特點。在研究飛機的運動規律時,通常也把低於臨界速度的飛行速度稱為亞音速,實際指0.6~0.8倍音速以下速度,此時,流過飛機表面各點的局部氣流速度都低於各該點的音速。
飛行器在作亞音速飛行時無激波產生,這時影響其空氣動力特性的主要因素是粘性和氣流分離。當馬赫數大於 0.3時,必須考慮空氣壓縮性的影響,在M=0.3~0.8的飛行區內,雷諾數和馬赫數都影響飛機的空氣動力特性,因此需要作壓縮性修正。飛機作小迎角飛行時,表面摩擦阻力是飛機阻力的主要部分,為了減小阻力,希望翼面上的氣流保持層流流動。作大迎角飛行時,則要求延遲氣流的分離和防止失速。亞音速飛機的最大飛行速度一般以臨界馬赫數(飛機表面最大流速達到當地音速的來流M數)為限。對飛機性能的主要要求是升阻比大,最大升力係數高。在高亞音速(M=0.8~0.9)飛行時,降低最小阻力係數的要求就更加突出。超音速飛機進行亞音速飛行時,除某些動作受到性能限制外,主要是為了省油,並可用於起飛、爬升、巡航、待機、下滑返航、著陸、編隊和某些特技飛行等。