Mach Sayısı Nedir, Mach sayısı, adını Avusturyalı fizikçi Ernst Mach’tan alan, hareket halindeki bir kütlenin hızının, kütlenin bulunduğu şartlardaki ses hızına oranıdır. M=V/a (M: Mach sayısı, V:Gerçek hava hızı, a:Lokal ses hızı). Deniz seviyesinde, 1 atm basınç altında ve 15oC sıcaklıkta 1 Mach = 1226,5 km/saat (340 metre/saniye) olarak belirtilir. Bu şartlar altında ses hızı 1 mach’tır.
Ses hızı irtifa ile değişen bir niceliktir. Yerden yükseldikçe hava sıcaklığı da azalır. Deniz seviyesinden 11 km irtifaya kadar olan atmosfer tabakasına troposfer denir. Yerden yükseldikçe ses hızı azalır. Ses hızının karesi de hava sıcaklığı ile doğru orantılı değiştiği için daha yüksek irtifalarda mach sayısı deniz seviyesine göre daha düşük olur. Deniz seviyesinde 1 Mach = 1226,5 km/saat durumdayken, Stratosfer sınırında 11.000 metrede 1 Mach = 1062,2 km/saattir.
Süpersonik Uçuş
Süpersonik, ses hızının (1 Mach) üzerinde olan hızları belirtmek amacıyla kullanılan terimdir. Deniz seviyesindeki havada sesin hızı yaklaşık olarak 340 m/s, 1,087 ft/s, 761 mph ya da 1,225 km/h olarak kabul edilir. Kullanılmakta olan savaş uçaklarının büyük kısmı süpersoniktir.
Örneğn F-16 Fighting Falcon, F-18 Super Hornet
Süpersonik uçaklar sivil havacılık sektörüne, belki de bir çoğumuzun adını duymuş olduğu Concorde uçakları ile giriş yaptı. Concorde ile ilgili ilk fikir, 1956 yılında ortaya çıktı İngiltere’de “Sesten Hızlı Uçak Komitesi” adıyla bir komite kuruldu. Ve Concorde Britanya ile Fransa ortaklığında 1960’larda geliştirildi. Bu uçaklar 1976 ile 2003 yılları arasında British Airways ve Air France’da kullanıldılar. İlk ticari uçuşu ise Londra-Bahreyn arasında gerçekleşti. Air France, 1977 yılından itibaren Paris-New York arasında sesten hızlı uçaklarla yolcu taşımaya başladı.
Genel olarak İngiliz ve Fransız mühendisleri ortaklığında geliştirilen, saatte 2100 kilometre hızla uçabilen, 1976 ve 2003 yılları arasında kullanılmış, toplamda 20 adet üretilmiş (6 tanesi prototip, 14 tanesi ise Air France ve British Airways), Rolls Royce’un ekstra güçlü motorları kullanılmış bir süpersonik ticari yolcu uçağıydı. Fakat 1970’lerde çıkan petrol krizi sonucu Concorde darbe aldı ve Boeing 747’ler denizaşırı seyahatlerde tercih edilmeye başlandı. (Concorde’un yolcu kapasitesi 125 kişiydi.
Yolcuların büyük çoğunluğunu zengin ve ünlüler oluşturuyordu, çünkü Concorde’un New York-Paris arasında tek gidiş için bilet fiyatı 12 bin doları buluyordu.) Envanterden, 25 Temmuz 2000 tarihinde Paris-Charles de Gaulle Havaalanı’ndan kalkışından 1,5 dk sonra geçirdiği kaza ile tamamen kaldırılmış ve son ticari seferi, 24 Ekim 2003’te Londra-NewYork arasında yapıldıktan sonra tüm uçaklar emekli edilmiştir.
Şok Dalgaları ve Sonik Patlama
Ses kaynağının hızı, ses hızına yaklaştığı ya da ona eşit olduğu anda ortaya çıkan durumdur. Kaynağın hızı Vk, ses hızı v değerine eşit olduğunda f frekansı sonsuza gider. Kaynağın hızı ses hızından büyük olduğunda dalgalar kaynağın gerisinde kalır. İlerleyen bir kaynağın hızı Vk, dalgaların hızını aşarsa şok dalgaları oluşur. Süpersonik uçaklarda, sürekli olarak yarıçapları uçağın bulunduğu konumdan dışarıya doğru artar dairesel ses dalgaları yani şok dalgaları oluşur. Uçak ses hızına ulaştığında yüksek basınçlı bir hava duvarı meydana gelir. Uçak bu duvarı aştığında çok şiddetli bir ses çıkarır. Bu olaya sonik patlama denir.