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超音速

超過聲速的速度

超音速是指超過聲速的速度,常用馬赫數來表示。馬赫數的定義為:Ma=V/a,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。當Ma>1時即為超音速;當Ma>5時稱為高超音速。

超音速飛行速度下,阻力、溫度和空氣動力都會發生顯著改變,且產生的音爆可能會損壞飛機結構。上世紀六十年代,英法兩國聯合研製的協和號(Concorde)和前蘇聯的圖-144開闢了人類商務客機超音速飛行的先河。

計算方法


馬赫是表示速度的量詞。一馬赫即一倍音速。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,大於1表示比音速快,同理,小於1表示比音速慢。注意:音波可以在固體、液體或是氣體介質中傳播,介質密度愈大,音速愈快,所以馬赫的大小不是固定的。
馬赫數的定義為:Ma=V/a
超音速飛機
超音速飛機
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時為超音速。

應用


飛行器在亞音速與超音速的飛行速度下,飛行環境差別甚大。超音速飛行速度下,阻力、熱量和空氣動力都會發生顯著改變,且產生的音爆會嚴重損壞飛機的機械強度。準確地測量超音速以及在超音速飛行速度下的環境,是製造超音速飛行器必不可少的前提條件。
圖144
圖144
前蘇聯的超音速客機立項晚於協和號,但首次試飛時間卻早於協和號。上世紀60年代初,當前蘇聯得悉美國、西歐準備研製超音速客機后,倉促上馬研製超音速客機。由圖波列夫設計局研製的圖-144在外形上與協和號非常相近,特別是當前蘇聯駐英使館人員曾因竊取協和資料被大批驅逐的消息披露后,航空界普遍懷疑圖-144是抄襲協和號的,並戲稱其為“協和斯基”。
與協和式一樣,圖-144採用下單翼結構,狹長的三角翼,無平尾,可下垂的機頭。四台發動機分別掛在機翼下側。圖-144的巡航速度為2.35馬赫,最大航程6500千米,載客140人。這些指標優於英法聯合研製的協和式。圖-144的設計方案於1965年9月在前蘇聯公開展出。1968年12月31日,第一架原型機製成並進行了試飛,創下了一項世界第一的紀錄。經過大約3年的試飛,圖-144進行了重大的改動,並於1973年投入批生產,先後共生產了30架。