מספר מאך

מספר מאך הוא יחס בין מהירותו של גוף למהירות הקול בתווך שבו הוא נע. כלומר, מספר המאך (M) מתקבל על ידי חלוקת מהירות האובייקט במהירות הקול במקום.

מספר המאך נקרא על שם הפיזיקאי ארנסט מאך. מהירות הקול משתנה עם הטמפרטורה, ולכן גם מספר המאך של גוף תלוי בטמפרטורת הסביבה. לדוגמה, בטמפרטורה של 15°C בגובה פני הים מהירות הקול היא כ־343.3 מטר לשנייה (כ־1,235 קמ"ש).

טיסות במהירויות קרובות למהירות הקול יוצרות אזורים שבהם הזרימה תת‑קולית (איטית יחסית) ובאזורים אחרים שבהם היא על‑קולית (מהירה יותר מקול). בטווח הטרנס‑קולי (מספר מאך בין 0.8 ל‑1.3) נוצרים גלי הלם (גלים של שינויים פתאומיים בלחץ ובמהירות) בחלקים מסוימים של הכנף. כשמהירות המטוס עולה, אזור הזרימה העל‑קולית מתרחב וכשהמגיעים למאך 1 גל ההלם יכול להתלכד עם שפת ההתקפה.

כשמטוס טס מעל מהירות הקול נוצרת מערכת של לחצים חזקים לפניו, שנקראת גל הלם. גל ההלם מתפשט כאילו בצורת חרוט אחורנית, וזה מה שגורם ל"בום על‑קולי", רעש חזק שמרגישים על הקרקע. בעוצמות חזקות גל ההלם יכול לשבור חלונות. עם עליית המהירות החרוט נעשה חד יותר והתווך סביב המטוס מתחמם.

במהירויות מאוד גבוהות (היפר‑קוליות) החימום אחרי גל ההלם יכול להיות עצום. אז נרשמות טמפרטורות גבוהות בשכבת האוויר הקרובה לגוף, השפעות צמיגותיות גדלות ושינוי בתכונות החומר של הזרם. לכן גופים המיועדים למהירויות כאלה חייבים להיות בנויים מחומרים שמסוגלים לעמוד בחום רב.

מאופיינת על פי הטקסט בנוכחות גלי הלם שבהם תכונות הזרימה וקווי הזרם משתנים לקיטועין.

זרימה על־קולית גבוהה מאוד, שבה יש טמפרטורות גבוהות אחרי גל ההלם, שכבת גבול עבה, השפעות צמיגות ושינוי בתכונות הזורם.

מספר מאך מראה כמה גוף מהיר ביחס למהירות הקול. מהירות הקול היא המהירות שבה צליל נע באוויר.

השם "מאך" הוא על שם מדען בשם ארנסט מאך. בטמפרטורה של 15°C המהירות של הקול היא כ־343.3 מטר לשנייה.

כשהמטוס מתקרב למהירות הקול, חלק מהאוויר סביבו זז לאט וחלק אחר זז מהר יותר. לפעמים נוצרים גלי הלם. גל הלם הוא שינוי פתאומי בלחץ ובמהירות של האוויר.

כשהמטוס טס מהר יותר ממהירות הקול הוא יוצר גל הלם גדול. גל זה יוצר רעש חזק שנקרא "בום על‑קולי". רעש כזה יכול לרטוט ולשבור חלונות בסביבת המטוס.

במהירויות מאד גבוהות האוויר מתחמם מאוד אחרי גל ההלם. לכן צריך לבנות כלי טיס כאלה מחומרים שעמידים בחום.

במקרים אלה מופיעים גלי הלם שבהם זרימת האוויר נחלקת לחלקים.

במהירויות כאלה האוויר מחומם מאוד ויש שינויים גדולים בתכונות שלו.