マッハメーター

マッハメーター

マッハメーターは、航空機の性能を測定するために使用される重要な計器であり、ピトー静圧系統に基づいて動作します。この計器は、機体の速度を音速に対する無次元数であるマッハ数として表示します。たとえば、航空機が音速である場合、表示は「Mach 1」となります。

使用方法

航空機が遷音速で飛行する際、最初に臨界マッハ数に達します。この状態では、機体表面で流れる空気が局所的に音速に近づき、衝撃波が発生します。このため、指示される対気速度は周囲の温度や高度に依存し、必ずしもパイロットに音速超過の危険を示すものではありません。したがって、マッハ数は航空機の性能判断に特に役立ちます。

たとえば、最大動作マッハ数（MMO）がマッハ0.83の航空機の場合、高度9,100メートルでは音速が約1,093キロメートル毎時であり、この条件下での真の対気速度は906キロメートル毎時となります。さらに、温度が影響を与えるため、高度3,000メートルでのMMOでは真の対気速度が982キロメートル毎時に達することがあります。

動作原理

現代のマッハメーターは、エア・データ・コンピュータシステムから情報を取得し、ピトー管からの入力を用いて計算します。古いタイプのマッハメーターは、アネロイド高度計や対気速度カプセルに依存している場合もあり、これらはマッハ数を計算するための誤差を伴うことがあります。

較正方法

マッハメーターの較正は、亜音速流れに基づき行われ、以下の式が使われます。

• - マッハ数 M は次のように表されます：

M = √(5[(q_c/p) + 1]^(2/7) - 1)

または

M = √(5[(p_t/p)^(2/7) - 1])

ここで、

• - Mはマッハ数、
• - q_cは衝撃圧（動圧）、
• - pは静圧です。

マッハ数における衝撃波は、レイリーの超音速ピトー公式を使用して導き出すことができます。この公式により、全圧と静圧を基に計算が行われ、気温は必要ありません。たとえば、次のように表されます：

M = 0.88128485 × √(p_t/p(1 - (1/[7M^2]))^(5/2))

ここで、

• - p_tは通常の衝撃の後方で計測された全圧です。

関連項目

• - 航空計器
• - 対気速度計
• - マッハ数

この計器は、航空機の運航や安全性に関わる重要な要素であり、特に高速飛行時にはその意義が増します。パイロットは、この情報をもとに飛行制御を行い、最適な飛行条件を確保する必要があります。

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