هواپیمایی در حال عبور از سرعت صوت
عدد ماخ طبق تعریف، نسبت سرعت شیئ در یک سیال به سرعت صوت در همان سیال است. عدد ماخ یک پارامتر بی‌بعد و بدون یکا است که در آیرودینامیک جریان‌های تراکم‌پذیر دارای اهمیت زیادی است. تعریف ریاضی عدد ماخ که با M نشان داده می‌شود، به صورت زیر است:
که
v سرعت جریان گاز؛ و
a سرعت صوت در محیط است.
عدد ماخ در صنعت هوافضا کاربرد زیادی دارد به عنوان مثال حداکثر سرعت هواپیمای میگ ۲۹، ۲.۴۵ ماخ است. لازم به ذکر است صوت، در شرایط عادی (دما، فشار و … معمولی) در سطح دریا دارای سرعتی معادل ۳۳۲ متر بر ثانیه یا ۱,۱۹۵ کیلومتر بر ساعت می باشد که این سرعت، با افزایش ارتفاع و کاهش فشار و تراکم هوا، کاهش یافته و در ارتفاعات بالاتر، صوت فواصل را با سرعت کمتری می پیماید.. عدد ماخ بحرانی به سرعتی که در آن حداقل یکی از سطوح هواپیما به سرعت صوت رسیده باشد، گر چه این پدیده در مورد خود هواپیما صادق نباشد، عدد ماخ بحرانی یا Critical Mach Number می‌گویند. عدد ماخ بحرانی را می‌توان به سرعتی که نمودار پسا در مقابل سرعت سیر صعودی می‌گیرد، نیز تعریف نمود. در این سرعت ، فرامین هواپیما کم کم شروع به درست جواب ندادن کرده و حالتی شبیه به کوبیدن بر روی بال توسط امواج ضربه‌ای بوجود می‌آید که با گذر از دیوار صوتی ، فرامین هواپیما به حالت طبیعی خود باز می‌گردند. بنابراین ، در سرعتی که هواپیما به عدد ماخ بحرانی خویش می‌رسد، پسا به دلیل ایجاد امواج ضربه‌ای بطور قابل توجهی افزایش می‌یابد، پس ، باید تلاش بر آن باشد تا عدد ماخ بحرانی هر چه بیشتر با بهبود ویژگیهای آیرودینامیکی افزایش یابد، چون اگر این اتفاق در سرعتهای پایین‌تر رخ دهد، هواپیما نیز باید از سرعت پایین‌تری جدال با افزایش پسا را شروع کند.
یک متغیر مهم در بررسی پرواز در سرعت های بالا، عدد ماخ است. عدد ماخ به صورت ساده مقدار سرعت هواپیما یا سرعت هوا به نسبت سرعت صوت است. بنابراین هواپیمایی که سرعتش دو ماخ است، در واقع با سرعت دو برابر سرعت صوت پرواز می کند. دانستن مقدار سرعت صوت برای پرواز
بسیار مهم است. چون سرعت ارتباط بین هواپیما و هوا از یک طرف و ز طرف دیگر بین یک جزء هوا و دیگر اجزاء ان است. سرعت صوت در هوا مقدار ثابتی نیست بلکه با دمای هوا که خود تابعی از ارتفاع است تغییر می کند. به مجرد اینکه دمای هوا با افزایش ارتفاع کاهش می یابد سرعت صوت نیز کاهش می یابد. اما نه با نرخ یکسان نسبت به افزایش ارتفاع. در سطح دریای آزاد ماخ 1 حدود 760 مایل بر ساعت(km/h 1220) است. سرعت صوت تا ارتفاع حدود 35000 پا(m 11000( تا مقدار mi/h 660 (km/h 1060) کاهش می یابد. سپس سرعت صوت الزاماً تا ارتفاع 80000
پایی(m 24000) ثابت می ماند. هیچ هواپیمایی بالا تر از این ارتفاع پرواز نمی کند. به استثنای شاتل های فضایی به هنگام باز گشت از فضا.
ارنست ماخ
ارنست ماخ (به انگلیسی: Ernst Mach) فیلسوف مشهور و فیزیکدان برجسته اتریشی در قرون نوزدهم و بیستم میلادی.
زندگی
در توراس به دنیا آمد. او که در مکانیک کلاسیک دارای تئوریهای ارزشمندی است در شمار پیشقدمان نظریه آلبرت اینشتین در مورد ایجاد مکانیک نسبیتی محسوب می‌شود و نظریات خود را در دو جلد به نام علم مکانیک منتشر کرد.
ماخ، کرسی تاریخ و نظریه علم استقرایی در دانشگاه وین را بر عهده داشت. کار عمده او پرورش بیشتر تجربه گرایی بارکلی و هیوم بود.
اندیشه
به اعتقاد ارنست ماخ در علم، تنها باید از واژگانی استفاده شود که به صورت تجربی قابل مشاهده‌اند و نمی‌توان در نظریه‌های علمی از واژگانی مانند میدان الکتریکی استفاده کرد. گاهی از این دیدگاه به عنوان تجربه گرایی خام یاد می‌شود.
نخستین فیلسوفان علم و بیشتر فیزیکدانان و ریاضیدانان متمایل به منطق و فلسفه، اغلب از ماخ پیروی نکردند.
مرگ
او در روز ۲۹ اکتبر ۱۹۱۶ (میلادی) مرد.
دیوار صوتی
در اعصار آغازین دوران هوانوردی ابتدایی، هواپیما ها بیشتر با سرعت های بسیار پایین نسبت به هواپیما های امروزی پرواز می کردند که حتی به بیشتر از ۳۰۰ کیلومتر در ساعت نمی رسید؛ در حالی که چنین سرعتی، سرعت مطلوب برای تیک آف یا برخاست یک هواپیمای جنگنده امروزی است و رسیدن به چنین سرعتی، ابداً مستلزم تلاش بسیار و فشار آوردن بیش از حد به موتور نمی باشد.
اما رفته رفته، سرعت هواپیما ها حتی با موتورهای پیستونی به گاه بالای ۶۵۰ کیلومتر بر ساعت رسیده و از آن زمان بود که دانشمندان علوم آیرودینامیک دریافتند که با افزایش سرعت، به تدریج میزان پسا افزایش پیدا کرده و در سرعت معینی، دیگر هواپیما قادر به سرعت گرفتن نبوده، گاه نیز استال می شوند.
در آن زمان، علت این موضوع بدین گونه بیان شد که با افزایش سرعت، به تدریج سرعت گردش انتها یا نوک پره های پروانه ی موتور، به سرعت صوت نزدیک شده و سرانجام در حداکثر سرعت یک هواپیمای پیستونی که حدود ۹۵۰ کیلومتر می باشد، سرعت انتهای پره ها از سرعت صوت گذشته و پسا یا درگ بسیاری ایجاد می شود که خود مانع سرعت گرفتن بیشتر هواپیماست.
در چنین سرعت هایی، پروانه موتور هواپیماهای پیستونی، نه تنها تراست یا نیروی کشش تولید نمی کند، بلکه در اثر سرعت بسیار زیاد، تبدیل به یک دیسک یا دایره توپر چرخنده می شود که جز ایجاد درگ و پسا، کار دیگری انجام نمی دهد.
آیرودینامیست های آن زمان این حد را یک محدوده سرعت یا همان دیوار صوتی در نظر گرفته و بسیاری از آنان نیز بر این عقیده بودند که گذشتن از دیوار صوتی و پشت سر گذاشتن آن، کاریست غیر ممکن؛ اما با ورود به عصر جت و پیشرفت علم آیرودینامیک، همه ما شاهد هستیم که این کار برای جنگنده های امروزی کاری بس سهل و آسان است.