为什么飞行速度常用马赫为单位飞机速度单位马赫

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在描述飞行速度的时候，人们经常会使用马赫（Mach number）为单位，这个马赫是什么意思呢？简单来讲，马赫其实就是速度与音速的比值。
由于音速不是固定值，不同的条件下（如介质、温度、压强等等）的音速具有不同的数值，因此如果要问1马赫速度到底有多快，我们并不能直接说1马赫相当于每小时多少公里，而应该在此之前加上确定的条件。
例如在地球大气层中，当气压为一个标准大气压、温度为15摄氏度的时候，空气中的音速约为每秒钟340米，在这种条件的空气中的飞行速度，1马赫就相当于每小时大约1224公里。
可以看到，用马赫来描述飞行速度并不直观，所以问题来了，既然如此，那为什么飞行速度常用马赫为单位呢？直接用每小时多少公里不是更方便吗？下面我们就来讲一下。
当一个物体在空气中飞行的时候，位于它前方的空气就会受到挤压，如果这个物体速度相对较慢，那么位于它前方的那团空气就会经历“压缩”、“复原”然后再“弹开”这样一个过程。
由于上述过程需要一定的时间，因此当一个物体在空气中的飞行速度达到一个特定值的时候，位于它前方的那团空气在被“压缩”之后就刚好无法“复原”、也无法“弹开”，于是这团被“压缩”的空气就会一直停留在物体前方，而随着物体的持续飞行，更前方的空气也会经历同样的过程，进而造成越来越多的“压缩空气”堆积在物体前方。
那么问题来了，这个“特定值”到底是多少呢？答案就是音速。
从本质上讲，声音其实就是由物体振动产生的一种波，在空气中的声波其实是一种“纵波” 。
上图显示了声波在空气中的传播方式，可以看到，声波其实就是通过空气分子的“压缩”和“复原”来传播的，换句话来讲就是，空气的“压缩”和“复原”的速度，其实就是声音在空气中的传播速度，也就是音速。
也就是说，当一个物体以音速在空气中飞行时，其前方就会迅速堆积起大量的“压缩空气”，在这种情况下，物体遇到的空气阻力就会骤然升高，这种现象其实就是我们常听到的“音障” 。
另一方面来讲，当飞行器在空气中的飞行速度超过音速时，尽管其前方的空气也会被“压缩”，然而在这种情况下，这些“压缩空气”的速度比飞行器的飞行速度慢，因此它们就无法在物体前方大量堆积，也就不会对物体形成强大的阻力。
所以对于人类的飞行器而言，想要进行超音速飞行，就必须要突破“音障”，而“音障”的出现就意味着飞行器的操纵性能和稳定性会突然变坏，因此飞行员就有必要及时地了解当前速度与音速的即时关系，这样就可以提前做好准备，进而大幅提高飞行的安全性。
由于不同的条件下的音速具有不同的数值，飞行员只知道“每小时多少公里”，是无法直观地掌握飞行器的当前速度与音速的即时关系的，所以那些速度较快的飞行器，通常都会配有一个专门显示马赫数的仪表，简单来讲，这种仪表能够根据当前区域的各种条件（如空气密度、压强、温度等等），计算出当前区域的音速，然后再将其当前的飞行速度进行对比，进而计算出马赫数。
需要注意的是，“音障”只是“飞行速度常用马赫为单位”的原因之一，实际上，马赫数的使用还有一个重要的意义，那就是利用它能够准确地描述飞行器的空气动力学特性。
由于地球大气的空气密度、温度以及大气压会因为高度的不同而出现明显的变化，因此当飞行器在空气中高速飞行时，其当前状态的受力情况会随着所在区域的变化而出现较大的差异，并不能简单地根据“每小时多少公里”来进行计算。

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