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Einführung in die Mach Zahl

In der aufregenden Welt des Luft und Raumfahrttechnik ist es entscheidend, die verschiedenen Parameter zu verstehen, die den Flug beeinflussen. Ein solcher kritischer Parameter ist der Mach ZahlBenannt nach dem österreichischen Physiker Ernst Mach, charakterisiert die Mach Zahl die Geschwindigkeit eines Objekts, das sich durch ein fluides Medium, normalerweise Luft, bewegt, als Verhältnis zur Schallgeschwindigkeit in diesem Medium.

Mach Zahl Formel

Parameterverwendung:

• Geschwindigkeit (v): Dies ist die Geschwindigkeit, mit der sich das Objekt bewegt. Bei Flugzeugen wird dies oft in Metern pro Sekunde (m/s) angegeben.
• Schallgeschwindigkeit (a): Die Schallgeschwindigkeit variiert mit dem Medium und seinen Bedingungen, wie Temperatur und Druck. Zur Vereinfachung beträgt sie auf Meereshöhe und bei 15 °C ungefähr 340,29 m/s.

Beispiel gültige Werte:

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• Mach Zahl Dimensionless Verhältnis, das die Geschwindigkeit im Verhältnis zur Schallgeschwindigkeit darstellt.

Erläuterung und Beispiele:

Stellen Sie sich ein Flugzeug vor, das mit einer Geschwindigkeit von 170,15 m/s in Luft fliegt, wo die Schallgeschwindigkeit 340,29 m/s beträgt. Mit der Formel für die Mach Zahl können wir die Mach Zahl wie folgt berechnen:

M = v / a

M = 170,15 / 340,29

M ≈ 0,5

Dies zeigt an, dass das Flugzeug mit der halben Schallschnelligkeit fliegt. Wenn die Geschwindigkeit eines Objekts der Schallschnelligkeit entspricht, beträgt die Mach-Zahl 1. Wenn es schneller als der Schall ist, ist die Mach-Zahl größer als 1, was auf Überschallgeschwindigkeiten hinweist. Für Raumfähren, die in die Erdatmosphäre eintreten, kann die Mach-Zahl deutlich größer als 1 sein und in den hypersonischen Bereich (Mach 5 und mehr) eintreten.

Datenvalidierung:

Eingabewerte müssen gültige, nicht-negative Zahlen sein. Nullwerte sind theoretisch gültig, aber praktisch bedeutungslos, da sie bedeuten, dass sich das Objekt stationär befindet oder sich in einem hypothetischen Vakuum befindet, in dem die Schallgeschwindigkeit null ist.

Zusammenfassung

Die Mach Zahl ist eine dimensionslose Einheit, die die Geschwindigkeit eines Objekts relativ zur Schallgeschwindigkeit darstellt. Sie ist ein entscheidendes Konzept im Luft und Raumfahrtbereich und ermöglicht es Ingenieuren, das aerodynamische Verhalten in verschiedenen Flugregimen zu verstehen und vorherzusagen. Egal, ob Sie eine subsonische Drohne, ein Überschalljet oder ein hypersonisches Raumfahrzeug entwerfen, das Verständnis der Mach Zahl hilft Ihnen, die Grenzen der Luftfahrt und der Astronautik zu überschreiten.

Tags: Ingenieurwesen, Fluide Dynamik