초음속

요약 음속보다 매우 빠른 속도이다. 현재 물체의 속도를 음속으로 나눈 값을 마하수로 표시하는데, 이 마하수가 1 이상인 속도로, 이 때부터는 유체의 점성을 무시하기 어려워지고, 충격파가 물체의 진행방향으로도 생겨서 비행체의 비행저항이 커지게 된다.

벨 X-1

보통 과의 비(比)로 표시하고, 이 비값을 수(Mach number)라 한다. 마하 1은 시속 약 1,200 km에 해당한다. 유체 내에서 운동하고 있는 물체의 속도가 마하 1보다 작은 경우에는 유체의 압축성을 무시한 취급이 가능하지만, 마하수가 커짐에 따라 압축성의 영향이 나타나기 시작하고, 물체 표면에서는 국소적으로 초음속이 되는 부분이 생기며, 여기서 가 발생한다. 마하수가 1보다 크면 충격파는 물체의 진행 방향에도 생긴다. 마하수가 더욱 커지면 충격파와 비행진행 방향 사이의 각이 작아져서 충격파가 물체 표면의 경계층과 간섭을 일으킨다.

초음속기류의 간단한 성질로는 마하파의 전파방향과 유체의 진행 방향 사이의 각의 (sine)값이 마하수의 가 되며, 또 초음속기류가 압축되면 마하수가 작아지고 팽창하면 마하수가 커진다. 이것이 초음속풍동의 원리이다. 초음속기류가 돌출한 장애물에 의해 방향을 바꿀 때는 팽창파를 발생하고, 만곡된 장애물에 의해 방향을 바꿀 때는 충격파를 발생한다.

초음속비행에서는 비행저항이 급격하게 커지므로, 이를 피하기 위해서는 비행체의 앞부분을 날카롭고 긴 형태가 되도록 설계한다. 또 큰 조파저항(造波抵抗)을 극복하기 위해서는 강력한 추진기관이 필요하다. 그 밖에도 고속에 의해 물체 표면이 고온이 되므로 재료 및 구조에도 고려하여야 할 점이 많다.