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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. 음속마하수 M = v/a[/latex]는 공기의 압축성 효과를 나타내는 주요 지표입니다. 마하수가 1에 가까워지거나 1을 초과하면 공기 밀도가 크게 변하여 공기역학적 힘이 달라집니다.

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.

항공기가 마하 1을 초과하는 초음속 비행에 도달하면 자체 압력파를 앞지르게 됩니다. 이러한 압력파는 합쳐져 강력한 충격파를 형성하는데, 일반적으로 기체 앞부분과 뒷부분에서 원뿔형으로 발생하며 지상에서는 소닉 붐으로 들립니다. 초음속 및 극초음속 비행에서는 이러한 충격파가 물리적 현상을 지배합니다. 공기역학적 설계는 강력한 충격파와 관련된 극심한 열과 힘을 제어하기 위해 부드럽고 둥근 형태에서 날카로운 앞전 형태로 변화합니다. 따라서 압축성에 대한 연구는 음속에 가깝거나 그보다 빠른 속도로 비행하도록 설계된 모든 비행체에 필수적입니다.

UNESCO Nomenclature: 2210
역학

유형

추상 시스템

분열

기초적인

용법

널리 사용됨

전구체

  • Studies on the speed of sound by various scientists including Pierre Gassendi and Isaac Newton
  • 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

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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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