1马赫速度到底有多快？相当于每小时多少公里？
文/观文史说
编辑/观文史说
马赫，这个名字对许多人来说可能陌生，但在航空航天领域，它却是家喻户晓，马赫数，是用来表示飞机速度的一个重要单位。
当飞机的速度达到或者超过音速时，我们就说它达到了1马赫，要知道，音速是每小时约1234公里，1马赫就意味着每小时飞行超过1234公里！这在当今世界，已经不仅仅是一般航空客机能达到的速度。
更让人震撼的是，从声音的本质来看，当飞机达到音速时，会产生爆炸般的音爆，冲破音障，进入超音速飞行。
可以想见，1马赫对飞行器的动力和结构要求是多么高，正如它代表的那样——飞离常规，打破屏障。
01
谁开启了飞的时代
正因为人类耳朵的限制，空中飞行的速度无法无限提升，当速度超过声速时，就会产生巨大的爆炸声，会震破人的耳膜，给人们的生活带来极大的困扰。
19世纪，一名奥地利物理学家恩斯特·马赫，将音速作为速度的基准，他创建了马赫数，用来表示飞行速度与音速的比值。
在标准环境下，音速约为每秒340米，即时速1224公里，当速度达到音速时，马赫数为1，这为人类的飞行速度提供了一个重要的衡量标准。
二战结束后，各国开始研制喷气式飞机，50年代，人类首次突破音障，进入了超音速时代，英国和法国研制了协和飞机，苏联研制了图-144飞机。
这些飞机商业运营至2003年才停飞，超音速飞行使飞机的速度猛增，飞行时间大为缩短，但同时也带来了巨大的音爆问题。
音爆就像暴雷一样，会使玻璃碎裂，建筑出现裂痕，一些国家甚至想利用音爆来对付恐怖分子。
除了破坏力，音爆还会产生奇特的音爆云，音爆使超音速飞机难以在人口稠密地区飞行，成为民用超音速飞机发展的巨大障碍。
人类开启了飞行的新纪元，但又受到声学限制，如何消除音爆，使超音速飞行真正服务于民用，仍需继续研究。
马赫的发现实际上启发了人类进行超音速飞行的尝试，当时的飞机还远未达到音速，但马赫的理论为人类指明了一个未来的方向，在马赫之后，航空工程师开始设计更高速的飞机，渐渐接近甚至超过音障。
二战期间，德国设计了Me 163彗星式火箭战斗机，它的最高速度可达时速1000公里，是当时最快的飞机。
尽管未真正突破音速，但这种箭形设计已经为后世超音速飞机奠定了基础，美国也在40年代试飞了多种实验机，其中Bell X-1最终在1947年第一个实现了水平飞行时的音速突破。
超音速飞行对飞机设计提出了新的要求，飞机需要箭头状机头来减少阻力，并使用新型材料抵抗高温。
这导致超音速飞机外形与早期螺旋桨外形完全不同，50年代开始，各国空军装备了大量超音速战斗机，它们的最高速度达到2-3马赫。
民用领域的超音速飞机面临更大挑战，飞行高度的降低使音爆效应更强，航空公司必须改变航线规划以避开人口稠密区，加大隔音、减震来保护乘客也增加了运营成本，这些因素都制约了民用超音速客机的发展。
人类开启了飞行的新纪元，但又受到声学限制，如何消除音爆，使超音速飞行真正服务于民用，仍需继续研究。
正如马赫为超音速奠定基础，人类终将找到突破音障的新路径。
02
打破音速 - X-1开启超音速飞行新时代
20世纪40年代，二战刚刚结束，世界各国开始着手研发新一代的喷气式战斗机，与传统的螺旋桨飞机相比，喷气机拥有更强大的动力来源，可以达到更高的飞行速度。
但是，由于当时喷气动力装置的技术瓶颈，早期的喷气机仍难以突破音障，实现稳定的超音速飞行。
美国决定研制一种专门用于突破音速的实验飞行器，以打开通往超音速飞行的大门，这就是著名的X-1高速实验机，它也代表了一整代X系列飞行器计划中最先进的技术产物。
X-1采用细长的弹头外形，只有不到10米的长度，最大直径仅1.5米，这种设计可以有效减少飞行时的阻力与震动。
为了达到极高的动力重量比，X-1装配了一台能产生6000磅推力的火箭发动机，由液氧与酒精作为燃料。
1947年10月14日，这一历史性的试飞在美国加州莫哈韦沙漠基地进行，由经验丰富的试飞员查克·耶格尔驾驶X-1，在一架B-29轰炸机的携带下飞向高空，然后从母机中发射出去。
在截获机降落前，X-1先后完成了数次加速冲刺，最终，X-1的时速达到了1066公里，相当于1.06马赫，完成了世界上首次有人驾驶的超音速飞行！
这次试飞的成功，证明了X-1的设计思路是正确的，人类已经掌握了突破音障的关键技术，此后，X-1完成了多达50余次的试飞，最高飞行速度达到了1520公里/小时，相当于1.45马赫数倍音速。
为了精确记录飞机在不同马赫数下的各项性能参数，专家采用“马赫”作为新的速度单位，以更好地衡量与音速的关系。
X-1的诞生开启了空军研制高超音速战斗机的新纪元，在它之后，各国竞相推出的新一代战斗机，例如美国的F-100超级军刀战斗机，都要求具备2马赫以上的极高飞行速度。
X-1首次打开通往音障的大门，不仅展示了美国航空工业的技术实力，也推动了全球高速飞行技术的进步，它成为超音速先驱，书写了航空史上辉煌的一页。
03
超音速飞行的难点与应用前景
超音速飞行面临的主要难点在于音障的产生，当飞机的飞行速度超过音速时，就会产生激波和震波，使飞机受到额外的阻力。
这种阻力随速度的提高而加大，给飞行带来困难，具体来说，当飞机追上自己产生的声音时，会与空气剧烈摩擦，形成横亘在飞机前方的激波，造成音障。
想象一下，如果你能突破地心引力飞起来，你的脚必须以超过引力的速度踩踏空气，这需要极大的动力，对飞机来说，超音速也是在与自身产生的音障“较量”，这需要强大的发动机作为支持。
音障也会产生巨大的噪音，严重影响地面居民，据统计，超音速飞机起降时产生的噪音，声音大约相当于在人耳边突然关闭一辆轿车车门，可想而知其巨大的影响力。
目前各国正在研发低音爆技术，以减小音障对环境的影响，例如洛克希德马丁公司就在研发一种低音爆客机，在1.42马赫的速度下，其噪音能控制在很低的水平，这需要先进的空气动力学技术，优化机身与空气的相互作用，减少音爆的产生。
尽管存在难点，超音速飞行仍有重要的军事和民用价值，如美国SR-71侦察机在冷战时发挥了重要作用，其3马赫的飞行速度使其免受敌方的拦截。
这主要得益于气压与飞行速度之间的关系，随着飞行高度的增加，音速会降低，而SR-71正是利用高空低音速的环境达到了高马赫数的飞行，这使其成为无敌的存在，执行任务时无需担心被击落。
目前一些公司也在研发民用超音速客机，如果能突破技术难关，将可大幅缩短长距离航线的飞行时间。
这对于商务人士和远程旅客来说，时间就是金钱，超音速飞行将极大节约时间成本，此外，在可能的军事危机下，超音速运输机也可快速运送援助物资或执法部队。
总之，超音速飞行仍有广阔的应用前景，只要持续研发突破音障技术，其在军事和民用领域的应用都将得到进一步拓展。
相关国家应继续投入资源开展研究，以完善超音速飞行的相关技术，做好技术准备，超音速飞行必将给人类生活带来深远影响。
04
超越音速，探索未知
从1947年，美国试飞员耶格尔驾驶X-1飞机，成为首位突破音障的人，人类正式进入了超音速时代。
多年来，各国纷纷研制高超音速飞行器，目的是突破现有的反导系统防御，如今，中国已经成功研制出实用化的高超音速无人侦察机，其速度可能达到5马赫以上。
这主要得益于中国在火箭发动机技术上的积累，采用成熟可靠的发动机方案，从而实现了高超音速飞行。
相比美国仍处在技术探索阶段，中国已取得实质性进展，中国采用的是技术成熟的火箭发动机，实现快速穿透敌方防空网获取情报，而非长时间滞空。
据报道，这种无人机已经多次执行任务，其高速难以追踪的特点令其可对敌方区域进行快速侦察，然后迅速脱离，获得第一手信息，这对于中国掌握主动权意义重大。
随着空气动力学的理解加深，各国也在继续探索更高速度的民用客机，预计2029年欧美间飞行时间将缩短至3.5小时。
这主要基于新一代高超音速客机的研制取得进展，届时音爆可能更为频繁，对地面造成一定影响。
但对于追求速度的人类来说，这仍是继续推进的方向，未来还可能会有小型商业高超音速飞机问世，面向富裕阶层。
然而，想要实现光速甚至超光速飞行，目前仍有一定难度，科学家提出了多种可能的方法，如相对论引擎、激光推进等，但都还处在理论阶段。
2019年，美国一家公司宣布研发核火箭，目标是一个月内到达火星，这给人带来了希望，核推进确实可能成为星际飞行的切实选择。
人类从最初的音障，到第一架超音速飞机问世，再到如今首次研制出实用化高超音速武器，甚至登陆火星，可见科技进步之快。
虽然光速飞行尚不可达，但总有一天，人类定会突破所有限制，到达更远的宇宙，探索未知，是人类进步的动力，相信科学家们会打开通往星际的大门，届时，人类文明将迈入一个崭新的纪元。
05
结语
飞机的发明确实改变了人类的生活，使远距离的交通变得便利，但是，高速的发展也带来了新的问题。
飞机产生的噪音和排放对环境造成了影响，此外，飞机越来越普及也让世界变小，不同文化的碰撞也在不断增加。
科技就是如此双刃剑，它解决了旧的问题，同时也制造了新的问题，我们该如何平衡科技发展和可持续发展，这需要社会各界共同思考和努力。
