マッハ数計算機

マッハ数は物体の速度を現地の音速と比較する無次元の比です。マッハ 1 は音速と同じ速度、マッハ 2 はその二倍、マッハ 0.5 は半分を意味します。物体が音速に近づき、超えると圧力擾乱の振る舞いが変わるため、空気力学の中心的な概念です。航空機、ロケット、飛翔体、風洞、高速気体流などで広く使われます。 音速は普遍的な一定速度ではありません。理想気体では主に絶対温度に依存し、比熱比、比気体定数、ケルビン温度の積の平方根で計算します。この計算機は乾燥空気の値として gamma = 1.4、R = 287.05 ジュール毎キログラム毎ケルビンを使います。入力された摂氏温度をケルビンに換算して現地の音速を求め、メートル毎秒単位の物体速度をその値で割ります。 海面付近で約 20 度の空気中では、音速はおよそ毎秒 343 メートルです。冷たい空気では音速が低くなるため、同じ物体速度でもマッハ数は高くなります。暖かい空気では音速が高くなり、マッハ数は低くなります。高度は主に気温を通じてマッハ数に影響します。温度がわかっていれば、理想気体の音速式では圧力と密度の変化が相殺されます。 流れの領域は大まかな分類として便利です。マッハ 0.8 未満は通常、亜音速と呼ばれます。およそマッハ 0.8～1.2 の遷音速領域では、機体の各部周辺に亜音速流と超音速流が混在することがあります。超音速流は約マッハ 1.2～5 の範囲で、衝撃波と圧縮性が支配的になります。マッハ 5 以上は一般に極超音速と呼ばれ、高温による追加の影響が現れます。 この計算機は学習、航空分野の初期概算、風洞計画、異なる気温での速度比較に適しています。比熱比一定の乾燥した理想空気を仮定しています。湿度、気体組成、極端な温度、実際の大気勾配は音速を変える可能性があります。飛行運用には認証済みの大気データと機体データを使ってください。また、空力荷重はマッハ数だけでは決まらず、動圧、高度、形状、迎角、レイノルズ数も重要です。