馬赫，即馬赫數（Mach number），物理符號為或。它是一個無量綱參數，為流體壓縮性的動態量度，沒有單位，大小并不固定。
“馬赫數”概念最早由奧地利物理學家和利奧六世恩斯特·馬赫提出，于1929年德國空氣動力學家雅各布·阿克萊特（Jakob Ackeret）正式命名。至1939年，這個名詞才在世界范圍內廣泛應用。
“馬赫數”是空氣動力學中一個很重要的參數，屬于氣體運動特征的反映，可用來判斷氣體流動狀況，或判別氣體流動過程中的壓縮性大小，一般用于航空航天飛行器以及亞音速壓氣機等方面的研究。
定義
馬赫數是速度與音速的比值，屬于無量綱參數，為流體壓縮性的動態量度，沒有單位。馬赫數反映流體流動時慣性力與彈性力的比值，在氣體的高速流動過程中起到十分重要的作用。大于1表示比音速快，小于1表示比音速慢。1馬赫即1倍音速。但由于音速（即聲音的傳播速度）在不同高度、溫度與大氣密度等狀態下具有不同數值，所以1馬赫的大小并不固定。在0℃的海平面環境中，音速約為331.45米/秒（約1193公里/小時）；在標準海平面條件（15℃、1標準大氣壓）下，聲速約為340米/秒（約1224公里/小時）；在1萬米高空環境中，音速約為1062公里/小時。
計算馬赫數的公式為：。其中，為氣流速度，為當地聲速。通常情況下，流速值可以在氣流中隨點而變化。在流動中，音速也可能因點而異，尤其是在存在壓縮性影響和溫度變化的高速流動中。所以，馬赫數也一樣，可能因點而異。
簡史
自1887年起，奧地利物理學家和哲學家恩斯特·馬赫先后發表了三篇關于研究彈丸在空氣中運動的論文。其中指出，當氣體速度大于或小于聲速時，彈丸引起的擾動波形是不同的。1929年5月4日，德國空氣動力學家雅各布·阿克萊特（Jakob Ackeret）在定義粘性可壓縮流的相似性時，指出為流速（或飛行速度）與音速的重要比值取一個特殊的名字會非常方便，遂首次把比值同馬赫的姓氏聯系起來，提出了“馬赫數”的名稱。1939年，“馬赫數”這個名詞才在世界范圍內廣泛應用。
相關概念
飛行馬赫數
飛行速度與飛機所在高度上聲速的比值稱為飛行馬赫數，用表示。由于對流層中聲速隨高度增加而減小，所以飛行高度變化時，相同的飛行速度對應不同的飛行馬赫數，而相同的飛行馬赫數對應不同的飛行速度。
來流馬赫數
來流馬赫數，即自由流馬赫數，為遠前方來流速度與飛機所在高度音速的比值，用表示。其計算公式為。?
臨界馬赫數
在壓氣機葉柵中，當葉型上某一點來流馬赫數與當地聲速數值一致時，被定義為臨界馬赫數，用表示。臨界馬赫數是隨葉型形狀、葉柵幾何參數和沖角而變化的。當沖角等于0時，臨界馬赫數最大。當不等于0時，葉型局部速度迅速升高，因而使臨界馬赫數降低。
聲速
利用熱力學原理，在恒定溫度下，氣體中的音速可由壓力變化與擾動引起的密度變化之比的平方根計算得出，即。而結合理想氣體的狀態方程為，可推出聲速與開爾文的平方根成正比，即。在這個公式中，是比熱比，是氣體常數（以適當的工程單位表示），是開爾文。
馬赫波
馬赫波（Mach wave），指的是一個位置固定的微弱擾源所發出的一系列擾動在超（音）速氣流中傳播的波陣面。它屬于受擾動氣體與未受擾動氣體的分界面，是位于物體所在位置且垂直于相對氣流方向的平面。若馬赫錐（角）不存在，馬赫波則只能出現在音速氣流和超聲速氣流的擾動傳遞中。
馬赫錐
馬赫錐（Mach cone），即在相對氣流的流速大于聲速的情況下，弱擾動傳播局限于以物體所處位置為頂點且向相對氣流速度的順流方向張開的圓錐區域。換而言之，在馬赫錐以內的區域范圍為受到擾動影響的區域，而馬赫錐以外的區域范圍為未受到擾動影響的區域。
馬赫角
馬赫角（Mach angle），即馬赫波和水平面的夾角。它的的計算公式為或。在這兩個公式中，為馬赫角，為物體的運動速度或相對氣流的速度。
馬赫角的大小由馬赫數決定，直接反映了受擾動影響區域。也就是說，馬赫數越大，馬赫角越小，受擾動影響的區域也就越小；馬赫數越小，馬赫角越大，受擾動影響的區域就越大。但是馬赫數的減小是有限制的，最多只能減小到1.0。當馬赫數小于1.0時，馬赫角的計算公式已無任何意義。
測量
馬赫數表
當飛機接近音速飛行時，某些部位可能產生局部激波，阻力急劇增加，將會導致飛機的穩定性和操縱性能變壞，甚至產生激波失速。因此，為了防止激波失速，必須測量馬赫數。
馬赫數表亦稱“M—數表”或“M數表”，是通過測量壓強來測定航空器的真實空速與當地聲速之比（即馬赫數Ma）的儀表，也是保證高速航空器安全飛行、防止航空器產生激波失速的重要儀表之一。馬赫數表的兩個測量部件為空速膜盒和高度膜盒。其中，空速膜盒通過測量全壓、靜壓的壓差獲得空速；高度膜盒使用靜壓測量出高度。馬赫數的測量則采用這兩套測量部件測量參數的比值得出。
音速不能直接測量，它在一定范圍內是隨高度增加而線性減少的。但空速的變化卻可以通過使用高度膜盒測量出靜壓的大小來反映。所以，馬赫數的測量就從飛機所在高度的真空速與本地音速的比值變為用全壓和靜壓之差與靜壓的比值來表示了。
假設空氣是理想氣體，則可以使用空氣參數從瑞利超音速皮托方程（Rayleigh Supersonic Pitot equation）中找到計算超音速可壓縮流中馬赫數的公式，即；也可根據皮托管壓力得出計算亞音速可壓縮流中馬赫數的公式，即。其中，為沖擊壓力（或稱動態壓力），為靜壓，這兩個參數的單位都為帕（pascal）。
有的M數表主要由開口膜盒、真空膜盒、撥桿式傳送機構和指示部分等組成。其主從式撥桿傳送機構通過游絲的作用使兩撥桿始終接觸。只要系統的傳動比和刻度數按心數與動壓、靜壓的關系設計，儀表將指示M數。有的M數表還在臨界M數處裝有臨界M數指針或信號裝置，用來提醒飛行人員。當空速較低時，該類M數表的M數指針被一個擋板遮住，不能看見；當空速增大時，該類M數表的指針便轉出。
馬赫—空速表
傳統飛機的指示空速和超速指示器為組合式儀表，即馬赫—空速表。馬赫—空速表上的白色指針代表指示空速（IAS），紅、白相間指針指示超速狀況最大操作速度、最大操作馬赫數（VMO/MMO）。
電動式馬赫—空速表可對飛機的超速狀況可發出警告。在飛機出現超速狀況時，馬赫空速警告系統將會提供視頻和音頻警告。此時，馬赫—空速表上的白色指針將指示出計算空速（CAS），紅/白指針則指示了由計算機算出的速度極限值。此外，馬赫—空速表上的窗口還用數字形式指示出計算空速和馬赫數。當馬赫空速警告計算機出現故障時，窗口內將會顯示出VMO和MACH故障旗。
應用
“馬赫數”是空氣動力學中一個很重要的參數，這一術語在空氣動力學中經常遇到和用到。它反映出了氣體運動特征，許多流動參數與它有關。它可用來判斷氣體流動狀況，或判別氣體流動過程中的壓縮性大小。馬赫數一般用于航空航天飛行器以及亞音速壓氣機等方面的研究。
馬赫數可作為劃分氣流速度范圍的尺度
根據馬赫數的大小，可將氣體流動狀態分為四種類型。
而為了方便研究飛行器的空氣動力特性，航空航天界把飛行速度范圍一般依照馬赫數來進行劃分。
高超音速一般是指流動或飛行的速度達到或超過5倍聲速，即Ma≥5，目前，國際上實現高超音速飛機的飛行器很少，洲際彈道導彈是其中之一，其彈頭的再入速度遠大于聲速。值得一提的是，美國無人機X-43試驗機突破Ma7，無人太空飛機X37B在太空中達Ma25。
馬赫數可作為空氣壓縮性影響強弱的標志
微分形式的動量方程為，該方程可以變換為或。可以看出，在速度相對變化量的數值一定時，密度相對變化量則取決于馬赫數的大小。當馬赫數Ma<0.3時，流體所受的壓力不足以壓縮流體，僅會造成流體的流動，此時密度的變化（如密度變化的絕對值不到原密度的1/10）可以忽略，因此可視氣體為不可壓縮流體；而當馬赫數較大（即>0.3）時，不能被忽略，必須考慮空氣密度的變化，即考慮空氣壓縮性的影響。因此，在空氣流動時馬赫數的大小是空氣壓縮性強弱的標志。
馬赫數決定了弱擾動的傳播范圍
在亞聲速氣流（<1）中，弱擾動可以向四面八方傳播，擾動無界；馬赫數等于1時，氣體的運動速度等于聲速，氣流處于聲速流動狀態；在超聲速氣流中（>1），弱擾動不能逆氣流方向向前傳播，只能在擾動錐里傳播，擾動有界。這也是超音速氣流同亞聲速氣流的本質區別。
馬赫數對二次流結構有顯著影響
而在低速渦輪葉片或轉子葉柵等研究中，已有相關研究明確指出：馬赫數對二次流結構有顯著影響，通道渦會向端壁移動。然而，總損失不受馬赫數變化的顯著影響；激波上游處的亞聲速流動流場與跨聲速流動條件下的流場是類似的；聲速和跨聲速流動對端壁傳熱系數的影響有所差異；馬赫數的增加往往會降低傳熱率。
類似理論
雷諾數（Reynolds Number）和馬赫數同屬于理解空氣動力學流動的兩大最重要的參數，也是一個無量綱參數，二者較為相似。在奧斯本·雷諾茲（Osborne Reynolds）進行了基礎實驗以更好地理解流體動力學，并開發了研究湍流的統計數學框架后，雷諾數被賦予符號“”，定義為慣性力與粘性力的比值。雷諾數用于對空氣動力學流動進行分類，決定了流動是層流還是湍流，其計算原理為。其中，和分別是流體的密度和粘度，是參考速度，是特征長度。在引用雷諾數的值時，必須定義特征長度，例如基于弦長、直徑等的雷諾數。
參考資料 >
Mach number.britannica.2023-12-22
【聚焦主業|知識科普】ACC牧鷹者論壇 淺析馬赫數的應用.微信公眾平臺.2023-12-22
Mach Number.sciencedirect.2023-12-22
馬赫數.中國大百科全書.2024-01-01
JAKOB ACKERET AND THE HISTORY OF THE MACH NUMBER.annualreviews.2024-01-01
Jakob Ackeret.National Academy of Engineering.2024-01-17
15. Mach Number & Reynolds Number.eaglepubs.2024-01-17
專家:中國高超音速飛機還面臨多個技術門檻-新華網.新華網.2024-01-01
馬赫是什么單位.AEIC學術交流中心.2023-12-22
亞音速、超音速、高超音速.重慶科技報.2025-03-29
大型強子對撞機要關閉兩年了，他的畫可以幫我們一起想念它.微信公眾平臺.2024-01-17
Mach Number (supersonic, calculated from Pitot Tube Pressure).fxsolver.2024-01-24
Mach Number (subsonic, calculated from Pitot Tube Pressure).fxsolve.2024-01-24
專家:中國高超音速飛機還面臨多個技術門檻.人民網.2025-03-29
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