在表达物体的速度时，除了常用的km/h、m/s、km/s等，在一些国际场景中也使用马赫物理量，特别是在表达速度时飞机、战斗机、导弹的飞行速度，这个词的出现率比较高。那么，马赫的速度有多快？

马赫维度的由来

其实马赫维度的名称是根据创造这个名词的科学家定义的。马赫，全名恩斯特·马赫，奥地利物理学家、哲学家。他一生在物理学领域发表了100多篇科学论文，尤其是在声学、力学和光学方面。

他在研究物体在空气中的高速运动时，发现了冲击波，即物体运动速度超过音速时形成的压缩波，并拍下了冲击波的清晰照片。后来，他在研究报告中提出，当物体运动速度超过音速时，压缩波会形成一个以物体前顶点为界的圆锥包络，包络的斜边与运动的夹角物体的正弦值与声速与物体速度之比一致。

后来，物体运动速度与声速之比被物理学界定义为“马赫”，以纪念他在空气动力学方面的杰出贡献。以“马赫”命名的物理现象或指标，如马赫效应、马赫波、马赫角等，都与马赫本人的贡献有关，并在以后的空气动力学研究和实践中得到广泛应用。

1马赫的速度有多快？

刚才说了，马赫的单位表示物体运动速度与声速之比，而我们知道在常温常压下，声波在空气中的传播速度是340米/s，那么1马赫代表这就是速度。

不过，和其他类型的波一样，声波的传播也需要有介质，在不同的介质中它的传播速度是不一样的。例如在水中的传播速度比在空气中快近4倍，而在金属中传播速度会更快。即使在空气中，不同的温度和压力下空气的密度也会不同，因此声波的传播速度也会发生变化。当温度升高，压力增大时，声波的传播速度会更快，而在高海拔地区，声音传播的速度相对较慢。

为了便于实际研究和应用中的计算，人们明确了马赫数的使用环境，即在1个标准大气压和15摄氏度的常温常压条件下，即，此时的声音传播速度为340米/秒，代表1个马赫的数量。

研究飞行器运动规律时，人们通常把低于1孔的速度称为亚音速，但实际控制范围是0.6-0.8倍音速以下的速度。这时，流经飞机表面任一点的气流从该点开始的速度将小于声速。同时，大于1孔小于5孔的速度称为超音速；大于5孔的速度称为高超音速。达到这个速度后，流过飞行器表面的气流会与物体的前端形成一个弓形。体外冲击波形成极高的温度，推动前端的空气分解甚至电离。

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时，在物体前方空气中传播的声纵波将无法传播离开物体表面，会一直“积聚”在物体表面的前端，使物体前方的空气会像理想气体一样被无限压缩，理论上产生的音调会无限高，形成隔音墙在理想气体状态下，这个音障相当于一堵密度无穷大的“墙”，飞机撞上这堵墙就会直接解体。

然而现实中并不存在理想气体，空气仍然是流动性很强的流体，所以当飞行器达到音速时，周围的压缩空气会形成激波，将能量压缩飞行器前方的空气向四面八方传送，释放能量的程度相当强。

一旦飞机的速度接近音速，或者突破音速，释放的能量就会传到我们的耳朵，我们会感觉到一种短促而强烈的爆炸声，这就是音爆.空气压缩释放的能量主要集中在飞行路径的锥形范围内。在这个范围内，不仅会对飞行器外的物体、人类和其他生物造成伤害，还会对飞行器本身造成伤害。因此，如果飞机要实现超音速或高超音速飞行，如何保证安全是最核心也是最关键的问题。

要实现高超音速飞行，需要在飞行器设计时对激波形状进行优化调整，保证飞行器关键部件在锥体内，还需要优化强化飞机的材料、发动机和机身形状。飞机和飞行员都需要做好突破音障的准备，因为在这个过程中飞机的运动特性和规律也会发生很大的变化。考虑到飞行安全，超音速以上飞行器（这里指飞行器）通常是执行特殊任务的战斗机，民航客机没有必要冒这个风险。

目前世界上飞行速度最快的飞行器是美国宇航局研制的X-43A极速飞行器，可以达到8.6倍音速。紧随其后的是X-15，这是一种由北美航空航天公司开发的火箭动力飞机，飞行速度约为音速的六倍。我国最快的飞机是歼20，时速2.8马赫。

为什么战斗机用马赫数来表示速度？

前面说过，音速在空气中的传播速度不是一个固定值，而是会随着温度和气压的变化而变化，尤其是对于经常在高空飞行的战斗机来说。飞行时，声音的传播速度会降低到300米/秒。在这种情况下，如果采用米/秒、英里/小时等单位，就不能及时反映出与当时音速的关系，所以战斗机都配备了一块“马赫”表。

通过这款特殊的手表，飞行员将时刻知道飞机对应的速度以及与瞬时音速的匹配，从而快速做好突破音速的各种准备，从而提高飞行安全，提供高-质量完成飞行任务提供基础支持。