如何使用马赫数计算器
马赫数计算器将飞行或流动速度与当地声速进行比较，即时给出无量纲 Ma 并自动标注流动制度。
- 输入流速 V — 使用飞行速度（GPS 指示空速）或风洞测量值，单位 m/s 或 km/h。
- 输入声速 a — 可直接输入已知值；或输入静温 T，由 a = √(γRT) 自动计算。
- 选择气体 — 空气默认 γ = 1.4，R = 287 J/(kg·K)；其他气体手动输入参数。
- 读取 Ma 和自动标注的流动区间：亚声速 / 跨声速 / 超声速 / 高超声速。
- 查看衍生量 — 临界压力比 p/p₀、总温等可一并显示（如适用）。
公式与原理
马赫数计算器基于理想气体声速公式：
M = V / a
a = √( γ · R · T ) (理想气体)
V = M · a (正向计算)| 符号 | 含义 | SI 单位 |
|---|---|---|
| M | 马赫数（无量纲） | — |
| V | 流速 | m/s |
| a | 当地声速 | m/s |
| γ | 比热比（空气 1.4，双原子气体） | — |
| R | 比气体常数（空气 287） | J/(kg·K) |
| T | 静温 | K |
流动区间划分：亚声速 M < 0.8，无激波；跨声速 0.8–1.2，局部超声速区出现；超声速 1.2–5.0，斜/正激波主导；高超声速 >5.0，真实气体效应和气动加热显著。在海平面 15 °C 下 a ≈ 340 m/s；高度 11 km 处 a ≈ 295 m/s。
应用场景
- 飞行器气动设计 — 确定翼型/机身在设计包线内所处的流动制度，选择合适的可压缩修正或激波捕捉方法。
- 风洞相似准则 — 匹配模型与全尺寸的马赫数，确保激波位置和干扰效应可比。
- 超音速喷管/进气道性能 — 由 Ma 和 γ 计算等熵压比，用于收缩-扩张喷管或内压缩进气道设计。
- 再入飞行器热防护 — 利用 Ma 估算气动加热和激波脱体距离，指导热防护系统选材。
- 音爆预测与音爆走廊规划 — 在超声速客机和军用飞机航线规划中评估地面音爆强度。
- 气体动力学教学 — 直观演示从亚声速到高超声速过渡中激波、膨胀波和可压缩效应的变化。