一马赫速度有多快？换算成千米每小时是多少？

问题：一马赫速度有多快？换算成每千米一小时是多少？
说到马赫，不得不说到一位叫恩斯特·马赫的科学达人。
恩斯特·马赫是奥地利~捷克物理学家、心理学家、哲学家，所谓马赫数、马

在表述物体的运动速度时，除了常用的千米/小时、米/秒、千米/秒等之外，在国际上有的场景下还会用到马赫这个物理量，特别是在表述飞机、战斗机、导弹的飞行速度时，这个词的出镜率更高。那么，一马赫的速度到底有多快呢？

马赫这个量纲的由来

其实，马赫量纲的命名，是根据创造这个名词的科学家来定义的。马赫的全名叫恩斯特·马赫，奥地利物理学家兼哲学家，一生共发表百余篇物理学领域的科学论文，其中在声学、力学和光学方面更为突出。

他在研究物体在空气中进行高速运动时，发现了激波，也就是在物体运动速度超过音速时形成的压缩波，并拍下了关于激波的清晰照片。随后，他在研究报告中，提出了物体运动超过音速时，压缩波会以物体的前端顶点为界产生一个圆锥形的包络体，包络体的斜边与物体运动之间的夹角正弦值，与音速和物体运动速度的比值相一致。

后来，物体的运动速度与音速的比值，被物理界定义为“马赫”，以此来纪念他在空气动力学方面的突出贡献。像马赫效应、马赫波、马赫角等以“马赫”为基础命名的物理现象或者指标，都与马赫本人的贡献有关，在以后的空气动力学研究和实践方面都得到了广泛应用。

1马赫的速度有多快？

刚才提到了，马赫这个单位，代表的是物体的运动速度与音速的比值，而我们知道在常温常压下，声波在空气中的传播速度为340米/秒，那么1马赫代表的速度也就是这个数值。

但是，和其它类型的波一样，声波的传播也需要媒介，在不同的介质下其传播速度是不一样的，比如在水中的传播速度就比空气中的高出将近4倍，而在金属中的传播速度会更快。即使是在空气中，不同的温度、压力之下，空气的密度也会不同，那么声波的传播速度也会发生变化，当温度提高、压力变大时，声波传播速度就会越快，而在高海拔地区，声音的传播则相对较慢。

为了在实际研究和应用中方便计算，人们对马赫数的使用环境进行了明确，那就是在1个标准大气压、15摄氏度的常温常压条件，即以此时的声音传播速度340米/秒来代表1个马赫数。

在研究飞行器运动规律时，人们通常将低于1个马赫的速度称为亚音速，实际上的掌握区间范围是0.6-0.8倍音速以下的速度，这个时候，流经飞行器表面任意一点的气流速度，都会小于以该点为源头的音速。同时，将大于1马赫、小于5马赫的速度，称为超音速；而将大于5马赫的速度，称为高超音速，达到这个速度后，飞行器表面流经的气流，会与物体前端产生弓形的离体激波，形成非常高的温度，推动前端空气分解甚至电离。

安全突破音障是实现高超音速飞行的关键

当物体的运动速度达到音速以后，那么在物体前方空气中传播的声波纵波，将无法脱离物体表面，会一直“聚积”在物体的前端，这样物体前方的空气将会出现近似理想气体的无限压缩，理论上所产生的音调就会无限高，形成音障。在理想气体状态下，这个音障就相当于密度无限大的“墙”，飞行器撞上这个墙将直接碎解。

不过，现实中并没有理想气体，而且空气还是具有很强流动性的流体，所以当飞行器达到音速时，周围的压缩空气将形成激波，把飞行器压缩前方空气所具有的能量，向四面八方传递出去，这个能量释放的程度是相当强烈的。

一旦飞行器的速度接近音速，或者突破这个音障，所释放的能量，传递到我们的耳朵里，就会感受到短暂且强烈的爆破声，这就是音爆。空气压缩释放的能量，主要集中在飞行路线的圆锥体范围内，在这个范围内将不仅对飞行器之外的物体、人类和其它生物造成伤害，而且对飞行器本身也会造成损伤，所以，如果飞行器要想实现超音速或者高超音速飞行，如何保障安全性是最核心和最关键的问题。

实现高超音速飞行，既需要在飞行器设计时对激波形状进行优化调整，确保飞行器关键部件处于圆锥体之内，也需要对飞行器材料、发动机以及机体外形进行优化和强化，另外，也需要飞行器、飞行员做好突破音障的准备，因为这个过程中飞行器的运动特性和规律也会发生很大的改变。鉴于飞行的安全保障，超音速以上的飞行器（这里指飞机），通常都是执行特殊任务的战斗机，民航客机则没有必要冒这个险。

目前全世界飞行速度最快的飞机，为美国航空航天局研制的X-43A极速飞机，速度能达到8.6倍音速。紧随其后的是北美航空研制的火箭动力飞机X-15，速度约为6倍音速。我国最快的飞机为歼-20，速度为2.8马赫。

为什么战斗机都以马赫数来代表速度？

前面提到了，声音在空气中的传播速度，并不是一个固定值，而是会随着温度、气压的变化而改变，特别是对于经常高空飞行的战斗机来说，如果在10000米高空飞行，声音的传播速度将会降至300米/秒，这样的话，如果用米/秒、英里/小时这样的单位，那么就不能及时反映出和当时状况下音速的关系，所以战斗机都配置有一个“马赫”表。

飞行员通过这个专门的表，就会随时掌握飞机所对应的速度，与即时音速的匹配性，从而迅速做出突破音速的各种准备，从而提高飞行的安全性，也能为高质量完成飞行任务提供基础保障。