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마하수와 압축률

1887
  • Ernst Mach
공기역학에서 마하수와 압축성을 설명하는 초음속 제트기.

(설명을 위한 생성된 이미지입니다)

마하수(M)는 경계면을 지나는 유속과 해당 지점의 유속의 비율을 나타내는 무차원량입니다. 음속: [latex]M = v/a[/latex], where v is the flow velocity and a is the speed of sound. It is the primary indicator of compressibility effects. As Mach number approaches and exceeds 1, the density of the air changes significantly, altering 공기역학적 힘.

고속 압축성 유동을 분석할 때 가장 중요한 매개변수는 마하수입니다. 공기 밀도가 일정하다고 가정하는 저속(비압축성) 유동과는 달리, 고속에서는 이러한 가정이 더 이상 성립하지 않습니다. 마하수는 유동을 아음속(M < 1), 천음속(0.8 5)의 세 가지 영역으로 구분합니다. 각 영역은 고유한 물리적 특성을 지닙니다.

아음속 영역에서 공기는 비압축성 유체처럼 거동하며, 압력 교란은 항공기에서 모든 방향으로 전파됩니다. 항공기가 마하 1(천음속 영역)에 접근함에 따라, 항공기 앞쪽의 공기는 접근을 미리 감지할 기회가 줄어듭니다. 항공기 자체는 아음속으로 비행하고 있더라도, 날개 윗면의 곡선 부분과 같은 특정 영역에서는 공기 흐름이 음속에 도달하기 시작합니다. 이로 인해 압력, 밀도, 온도에 급격한 변화가 발생하는 국부적인 충격파가 생성됩니다. 이러한 충격파는 항력(파동 항력)을 급격히 증가시키고 양력을 감소시키는데, 이를 음속 장벽이라고 합니다.

Once an aircraft exceeds Mach 1 (supersonic flight), it outruns its own pressure waves. These waves coalesce to form a powerful shock wave, typically a cone-shaped one at the nose and tail, which is heard on the ground as a sonic boom. In supersonic and hypersonic flight, the physics is dominated by these shock waves. Aerodynamic design shifts from smooth, rounded shapes to sharp leading edges to manage the intense heating and forces associated with strong shocks. The study of compressibility is therefore essential for any vehicle designed to travel near or faster than the 음속.

UNESCO Nomenclature: 2210
역학

유형

추상 시스템

분열

기초적인

용법

널리 사용됨

전구체

  • 피에르 가센디와 아이작을 비롯한 여러 과학자들의 음속 연구 뉴턴
  • 도플러 효과는 움직임에 따라 파동 주파수가 변하는 현상을 설명합니다.
  • 음속보다 빠르게 움직이는 발사체에 대한 초기 탄도 연구

응용 프로그램

  • 제트기 및 로켓과 같은 초음속 및 극초음속 항공기의 설계
  • 초음속 폭발 이해하기
  • 제트 엔진용 고속 터빈 블레이드 설계
  • 탄도학 및 발사체 설계
  • 로켓 엔진용 노즐(드라발 노즐)

특허:

NA

잠재적 혁신 아이디어

  • quiet supersonic aircraft that shape the shockwaves to produce a soft ‘thump’ instead of a loud boom
  • scramjet engines that use the shockwave from hypersonic flight to compress air for combustion
  • adaptive materials for aircraft skins that can withstand and dissipate extreme heat from hypersonic friction
  • transonic drones with variable-sweep wings to optimize performance across subsonic and supersonic speeds
  • medical therapies using focused shockwaves (lithotripsy) with greater precision
  • hypersonic transport tubes for near-instantaneous package delivery between cities
  • waverider vehicles that use their own shockwave to generate lift
  • ai systems to predict and mitigate unsteady shockwave-boundary layer interactions in real-time
관련 용어: 마하수, 압축률, 초음속, 천음속, 극초음속, 충격파, 음속 장벽, 파동 항력.

역사적 맥락

마하수와 압축률

1882-01-01
1883
1884
1887
1888
1889
1890
1880
1882-01-01
1884
1885
1887
1889
1890
1890

(날짜를 알 수 없거나 관련이 없는 경우, 예를 들어 "유체역학"의 경우, 주목할 만한 등장 시기를 대략적으로 추정하여 제공합니다.)

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