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以 km/h 表示的速度在驾驶舱里意味着什么:给航空乘客的马赫数

长途航班上的地图屏幕以公里每小时显示对地速度,而机长的广播和飞行员面前的仪表说的是马赫。座椅靠背屏幕上的 900 km/h 读数和驾驶舱里马赫 0.85 的巡航,用两种不同的方式描述同一架飞机,而它们之间的联系不是单一的常数。要对海平面的空气把 km/h 换算成马赫,除以 1,225.06:600 km/h 是马赫 0.49,900 km/h 是马赫 0.73,2,450 km/h 是马赫 2。上面的计算器在您键入时做除法,下面各节展示为什么处在高空的客机会落在不同的数字上。

本页给出带演算示例的规则、对每个单位的介绍、一次比较和许多来自商业飞行的案例,随后是常见的错误。计算在您的浏览器中运行,您输入的内容不会发送到任何地方。飞行员在实际操作中必须使用他们的飞机文件和空中交通管制指令。

如何把 km/h 换算成马赫:除以 1,225.06

算术

声音在海平面、15 °C 的标准空气中以 340.294 m/s 传播。一小时就是 1,225,058 米,即 1,225.06 km。要把 km/h 换算成马赫,取以 km/h 计的速度并除以这个数字。例如,800 km/h 给出马赫 0.65,1,000 km/h 给出马赫 0.82,3,000 km/h 给出马赫 2.45。相反的方向则把马赫数乘以 1,225.06。

演算示例

320 km/h 的高速列车是马赫 0.26。360 km/h 的赛车是马赫 0.29。850 km/h 的客机按海平面系数是马赫 0.69,但在其巡航高度是马赫 0.80,而 3,060 km/h 的子弹是马赫 2.5。

答案何时有效

这个结果只对声音以 1,225 km/h 传播的空气才正确。在较冷的空气中声音较慢,所以同样的 km/h 给出更高的马赫。这就是为什么 11,000 米处的 850 km/h 对应马赫 0.80 而不是 0.69。

一个快速的合理性检验

答案应当比 km/h 的数字小一千多倍。如果“把 km/h 换算成马赫”的计算给出的数字比您起始的更大,说明您做了乘法而不是除法。

公里每小时

乘客看到的单位

公里每小时是飞行地图、列车显示屏和路标上显示的速度单位。它在地面上容易感受,在空中则有点抽象,那里的速度攀升到四位数。

出现在哪里

座椅靠背地图、时刻表、限速和车辆宣传册。

马赫数

以声速的分数表示的速度

马赫数是物体速度与周围空气中声速之比。在马赫 0.5 时,您走了到声障的一半;在马赫 1 时,您正在声障上;在马赫 2 时,您的速度是两倍。飞行员在巡航时用它,因为机翼的行为取决于这个比值。

出现在哪里

驾驶舱显示屏、空中交通管制指令、风洞报告和飞机手册。

公里每小时与马赫的对比

一 km/h 是马赫 0.000816,所以以马赫计的数字小一千多倍。100 km/h 的汽车是马赫 0.082,1,000 km/h 的喷气机是 0.816。马赫不是固定的速度,因为同样的马赫数在温暖和寒冷的空气中对应不同的 km/h。

因此,这个转换只在所述条件下才是精确的。最常见的错误是对巡航高度的飞机使用海平面系数。

转换在哪里出现

客机的巡航

大多数喷气机以马赫 0.78 到 0.85 巡航,在 11,000 米处,即 828 到 903 km/h,那里的声速是 1,062 km/h。如果您对 850 km/h 应用海平面系数,得到 0.69,与真实的 0.80 相差甚远。因此,针对客机的“把 km/h 换算成马赫”的计算必须说明高度。

对地速度与空速

座椅靠背地图显示的是对地速度。马赫 0.85,即在空气中约 903 km/h 的喷气机,在 200 km/h 顺风下可显示 1,100 km/h。它的马赫数仍是 0.85,因为马赫比较的是空速与声速,而不是相对地面的速度。

超音速飞行

2,450 km/h 的战斗机在近地面是马赫 2.0,在 11,000 米处是马赫 2.3。协和式客机以 2,140 km/h 巡航,在寒冷的平流层中是马赫 2.02。同样的对地速度在海平面的暖空气中只会是马赫 1.75。

随高度变化的声速

在标准大气中,声速随空气变冷而下降:海平面 1,225 km/h,5,000 英尺处 1,204 km/h,10,000 英尺处 1,182 km/h,20,000 英尺处 1,138 km/h,30,000 英尺处 1,091 km/h,从 36,000 英尺到约 65,000 英尺是 1,062 km/h。在对流层顶以上,温度暂时保持恒定,所以声速也是如此。

电子表格公式

要在电子表格中把 km/h 换算成马赫,把以 km/h 计的速度放在 A 列,在 B 列输入 =A2/1225.0584。对于飞行高度层,使用 =A2/1062.25。对于任意温度 T(单位 °C),用 =20.0468*SQRT(273.15+T)*3.6 计算声速,然后改除以它。

舍入与精度

在屏幕上,马赫 0.80 就够了。如果您为性能工作需要把 km/h 换算成马赫,请用三位小数,0.803。温度的精度比算术中多余的位数更重要,因为一度的变化会使声速改变约 0.6 m/s。

值得记住的路标

100 km/h 是马赫 0.08。300 km/h 是马赫 0.24。600 km/h 是马赫 0.49。900 km/h 是马赫 0.73。1,225 km/h 是马赫 1。2,450 km/h 是马赫 2。这些海平面的值提供了可以据以缩放的基础。

参考阶梯

50 km/h 是马赫 0.041。130 km/h 是马赫 0.106。200 km/h 是马赫 0.163。320 km/h 是马赫 0.261。431 km/h 是马赫 0.352。800 km/h 是马赫 0.653。1,500 km/h 是马赫 1.224。3,000 km/h 是马赫 2.449。10,000 km/h 是马赫 8.163。像这样的阶梯能加快任何把 km/h 换算成马赫的核对。

用反向运算来核对

要核对“把 km/h 换算成马赫”的计算结果,把答案乘以 1,225.06。如果 600 km/h 给出马赫 0.49,那么 0.49 乘以 1,225.06 约等于 600。第二个检验是大小:马赫 1 应当落在略高于 1,200 km/h 处。

与 m/s 和 mph 的联系

一 km/h 是 0.2778 m/s 和 0.6214 mph。马赫 1 是 340.3 m/s、1,225 km/h 和 761 mph。您可以通过 m/s 来做:先除以 3.6,再除以 340.294。答案与直接除以 1,225.06 一致。

一个演算示例

一列磁悬浮列车以 603 km/h 运行,即 167.5 m/s。除以声速 340.294 m/s,得马赫 0.492。把 km/h 换算成马赫的直接路线 603 / 1,225.06,给出同样的数字。在 10 km 长的隧道里,列车需要 60 秒。

每秒的距离

在马赫 0.1,即 122.5 km/h 时,您每秒走 34 米。在马赫 0.5,即 612.5 km/h 时,170 米。在马赫 2,即 2,450 km/h 时,680 米。很小的马赫数仍可能意味着以日常标准看速度很高的车辆。

地面上的纪录

最快的量产车已超过 490 km/h,即马赫 0.40。推力超音速汽车 Thrust SSC 于 1997 年在地面上以 1,228 km/h 超过了马赫 1。一级方程式赛车在直道上达到 360 km/h,即马赫 0.29。“把 km/h 换算成马赫”的计算把这些放在同一个尺度上。

列车

磁悬浮列车的纪录是 603 km/h,即马赫 0.49,轮轨列车的纪录是 574.8 km/h,即马赫 0.47。商业高速服务以 300 到 350 km/h 运行,即马赫 0.24 到 0.29。空气阻力成为主要问题,而隧道会产生压力波。

为什么飞行员在高空按马赫飞行

在高空,危险由马赫而不是 km/h 决定:机翼在其临界马赫数处开始形成激波,一个称为 MMO 的限值,依飞机不同常为 0.82 或 0.89,保护结构和操纵面。在转换高度以下,限值以指示空速表示,在其上则以马赫数表示。

鸟类和动物

游隼俯冲时达到 389 km/h,即马赫 0.32。猎豹冲刺时 110 km/h,即马赫 0.09,优秀的人类短跑运动员 45 km/h,即马赫 0.037。都远低于声速。

极端天气

在地面测到的最强阵风,408 km/h,是马赫 0.33。322 km/h 的猛烈龙卷风是马赫 0.26。即使最恶劣的天气也远低于声障。

为什么这个数是个分数

低于一的马赫数是声速的分数。马赫 0.85 意味着声速的百分之 85,马赫 0.1 意味着百分之 10。把它读成百分比,有助于看出飞机离极限有多近。

压力波与隧道

在 320 km/h,即马赫 0.26 时,在隧道设计中空气不能再被当作不可压缩的。进入隧道的列车在前方推出一道压力波,这道波可能以轰鸣声出现。入口被塑形以减弱这一效应。

另一颗行星上的马赫

在火星上,声音以约 240 m/s,即 864 km/h,传播。在那里以 100 km/h 移动的车辆是马赫 0.12,而在地球上是 0.082。飞往火星的探测器是按当地的声速设计的。

火箭与再入

火箭在升空后约一分钟、约 1,300 km/h 时越过马赫 1,而从轨道返回的返回舱以近 28,000 km/h 进入大气层,按海平面系数是马赫 23。在真实的最大加热高度,马赫数略高一点。

飞行模拟器

飞行模拟器显示马赫,但以 m/s 或节计算运动。对于在 11 km 高度以 250 m/s 飞行的客机,马赫数是 0.85。开发者用声速公式和标准大气模型把 km/h 换算成马赫。

新闻报道

一篇谈到“马赫 5”而无更多细节的文章是含糊的。细心的读者可以把 km/h 换算成马赫两次:海平面 6,125 km/h,平流层 5,300 km/h。如果文章给出高度,您可以自己做计算。如果没有,就把这个数字当作近似值。

通向同一答案的两条路

您可以直接从 km/h 到马赫,除以 1,225.06,或者经由 m/s,先除以 3.6,再除以 340.294。如果它们不一致,说明某个数字抄错了。

回声与距离

朝着 170 米外的墙壁大喊,一秒后回声返回,因为声音在那里往返走 340 米。水手和登山者用这个来判断距离。随着气温变化,声速每度变化 0.6 m/s,以固定速度移动的任何物体的马赫数也是如此。

空中交通管制指令

管制员有时告诉机组“保持马赫零点八零”。在巡航高度层,这是 850 km/h。如果用海平面系数,这条指令似乎意味着 980 km/h,这可能误导人。换算由飞行计算机完成,但飞行员保有对数字的感觉。

水下

在水中,马赫 1 是 5,328 km/h。潜艇以 70 km/h 相对水是马赫 0.013,超空泡鱼雷约 370 km/h,为马赫 0.07。接近马赫 1 的速度在水中实际上无法达到,所以马赫数在那里很少使用。

马赫俯冲与抖振

如果喷气机超过其临界马赫数,压力中心后移,机头趋于下俯,这一效应称为马赫俯冲。现代飞机用自动配平系统防止它。对于临界马赫为 0.82 的喷气机,巡航高度处的限值约为 871 km/h 的空速。

总温

机头上的传感器读到的温度高于真实空气的温度,因为气流在探头上被阻止了。升高量是 T × 0.2 × M²。在 −56.5 °C 的空气中以马赫 0.85 飞行,这增加约 31 °C,得出读数 −25 °C。飞行计算机会修正它,利用马赫数求出真实的空气温度。

棺材角

在非常高的高度,机翼失速的速度与马赫限值之间的余量缩小,直到一个小误差就会让飞机两侧都陷入麻烦。飞行员称之为棺材角。由于声速已降到 1,062 km/h,以 km/h 计的余量比海平面小得多。

不同马赫数下的时间与燃油

在 5,570 km 的大西洋横渡中,马赫 0.80,即约 850 km/h,的喷气机用 6 h 33 min,在马赫 0.85,即 903 km/h,时用 6 h 10 min。节省的 23 分钟需要多得多的燃油。航空公司通常采用平衡时间与成本的“远程巡航”马赫数。

急流

200 km/h 的急流可以增加或减少对地速度。向东飞行有这样的顺风时,对地速度是 1,103 km/h,5,570 km 的横渡约需 5 h 3 min。向西飞行遇到 150 km/h 的逆风时是 753 km/h,需要 7 h 24 min。两个方向上马赫数都不变,为 0.85。

心算捷径

要在海平面心算把 km/h 换算成马赫,除以 1,200 再去掉百分之 2。对于 2,450 km/h:2.04 减 0.04 得 2.0。对于 850 km/h:0.708 减 0.014 得 0.694。在巡航高度则改除以 1,060。

把 km/h 换算成马赫的更多数值

更长的换算列表

如果您需要的数值不在第一个列表里,下面这些进一步的换算也许足够接近,可以直接读取:

• 0.1 km/h = 0.0000816288 Mach
• 0.5 km/h = 0.000408144 Mach
• 3 km/h = 0.00244886 Mach
• 4 km/h = 0.00326515 Mach
• 7 km/h = 0.00571401 Mach
• 15 km/h = 0.0122443 Mach
• 20 km/h = 0.0163258 Mach
• 75 km/h = 0.0612216 Mach
• 200 km/h = 0.163258 Mach
• 500 km/h = 0.408144 Mach
• 2,000 km/h = 1.63258 Mach
• 10,000 km/h = 8.16288 Mach

把 km/h 换算成马赫时的常见失误

该除的时候乘了

从 km/h 到马赫要除。如果 600 km/h 变成了 735,000,说明您做了乘法。

忘了高度

系数 1,225.06 在海平面成立。在 11 公里高处,850 km/h 是马赫 0.80 而不是 0.69,相差百分之 15。

把马赫当作速度

马赫是比值。在不同温度的空气中,同样的 km/h 给出不同的马赫数。

快速问答

把 km/h 换算成马赫的公式是什么?

马赫等于 km/h 除以 1,225.06。

600 km/h 以马赫计是多少?

马赫 0.49。

2,450 km/h 以马赫计是多少?

马赫 2.00。

一马赫以 km/h 计是多少?

在海平面是 1,225.06 km/h。

我的数字会被上传吗?

不会,一切都在您的浏览器中计算。

接下来去哪里

其他速度换算器列在这里:把 km/h 换算成 ft/s、把 km/h 换算成 mph、把 m/s 换算成 Mach、把 mph 换算成 Mach、把 Mach 换算成 m/s、把 km 换算成 mi、把 mi 换算成 km、把 °C 换算成 °F、把 °F 换算成 °C。如果您需要相反的方向,请前往把 Mach 换算成 km/h。

总结:在海平面条件下,除以 1,225.06,km/h 就变成马赫,单位始终写在答案旁边。您键入的内容在您自己的设备上处理,无需注册,也没有上传。