ในด้านอากาศพลศาสตร์ความเร็วเหนือเสียงหมายถึงความเร็วที่เร็วกว่าความเร็วเสียง มาก โดยปกติจะมากกว่าประมาณMach 5 ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

หมายเลข Mach ที่แน่นอนซึ่งยานสามารถกล่าวได้ว่ากำลังบินด้วยความเร็วเหนือเสียงนั้นแตกต่างกันไป เนื่องจากมีการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพแต่ละอย่างในการไหลของอากาศ (เช่นการแตกตัว ของโมเลกุล และการแตกตัวเป็นไอออน ) เกิดขึ้นที่ความเร็วต่างกัน ผลกระทบเหล่านี้โดยรวมจะมีความสำคัญเมื่อความเร็วประมาณ Mach 5–10 ระบอบความเร็วเหนือเสียงยังสามารถกำหนดได้อีกทางหนึ่งว่าเป็นความเร็วที่ความจุความร้อนจำเพาะเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิของการไหล เนื่องจากพลังงานจลน์ของวัตถุที่เคลื่อนที่ถูกแปลงเป็นความร้อน^{[ 4 ]}

อาวุธความเร็วเหนือเสียงโดยทั่วไปคือยานร่อนหรือขีปนาวุธนำวิถีที่ออกแบบมาสำหรับการบินตามหลักอากาศพลศาสตร์และการหลบหลีกที่ความเร็วสูงกว่ามัค 5

ความเร็วเหนือเสียงสูงมากเกิดขึ้นระหว่างการเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ ยานอวกาศถูกออกแบบมาให้สามารถบินได้ในความเร็วระดับนี้ เครื่องบิน อวกาศX-15 ของอเมริกาเหนือและกระสวยอวกาศเป็นยานอวกาศที่มีลูกเรือเพียงสองลำที่บินได้เร็วกว่าความเร็วเสียง (Mach 5)

แม้ว่าคำจำกัดความของการไหลไฮเปอร์โซนิกอาจจะค่อนข้างคลุมเครือ^{[ 1 ] [ a ]} ​​การไหลไฮเปอร์โซนิกอาจมีลักษณะเฉพาะด้วยปรากฏการณ์ทางกายภาพบางอย่างที่การไหลเหนือเสียงที่เร็วมาก^{[ 5 ]}

ลักษณะเฉพาะของการไหลในความเร็วเหนือเสียงมีดังต่อไปนี้:

1. ชั้นช็อก^{[ 1 ]}
2. ปฏิสัมพันธ์ของคลื่นกระแทก - อากาศความร้อน: ^{[ 6 ]}ความร้อนจากอากาศพลศาสตร์^{[ 1 ]}ของลำตัวเครื่องบิน^{[ 7 ]}
3. ชั้นเอนโทรปี
4. เอฟเฟกต์ก๊าซจริง
5. ผลกระทบจากความหนาแน่นต่ำ
6. ค่าสัมประสิทธิ์ทางอากาศพลศาสตร์ไม่ขึ้นอยู่กับเลขมัค

แม้ว่า "ความเร็วต่ำกว่าเสียง" และ "ความเร็วเหนือเสียง" โดยทั่วไปจะหมายถึงความเร็วที่ต่ำกว่าและสูงกว่าความเร็วเสียง ในพื้นที่ นั้นๆ ตามลำดับ แต่นักอากาศพลศาสตร์มักใช้คำเหล่านี้เพื่ออ้างถึงช่วงค่า Mach ที่เฉพาะเจาะจง เมื่อเครื่องบินเข้าใกล้ ความเร็ว ทรานโซนิก (ประมาณMach 1) มันจะเข้าสู่ระบอบพิเศษ การประมาณค่าตามปกติโดยใช้สมการ Navier–Stokesซึ่งใช้ได้ดีกับการออกแบบความเร็วต่ำกว่าเสียง เริ่มล้มเหลวเนื่องจากแม้ในกระแสลมอิสระ บางส่วนของการไหลก็เกิน Mach 1 ในพื้นที่นั้นๆ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้วิธีการที่ซับซ้อนกว่าเพื่อจัดการกับพฤติกรรมที่ซับซ้อนนี้^{[ 9 ]}

"ระบความเร็วเหนือเสียง" โดยทั่วไปหมายถึงชุดของเลขมัคที่สามารถใช้ทฤษฎีเชิงเส้นได้ ตัวอย่างเช่น ในกรณีที่การไหลของอากาศไม่เกิดปฏิกิริยาทางเคมี และสามารถละเลยการถ่ายเทความร้อน ระหว่างอากาศกับยานได้ในการคำนวณ โดยทั่วไป NASAกำหนดความเร็วเหนือเสียง "สูง" ว่าเป็นเลขมัคใดๆ ตั้งแต่ 10 ถึง 25 และความเร็วในการกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศคือความเร็วที่มากกว่ามัค 25 ยานอวกาศที่ปฏิบัติการในระบความเร็วเหล่านี้ ได้แก่แคปซูลอวกาศโซยุซและดรากอน ที่กลับมายังโลกแล้ว ยานอวกาศ สเปซชัตเติลที่เคยใช้งานมาก่อนยานอวกาศที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้หลายลำที่อยู่ระหว่างการพัฒนา เช่นสตาร์ชิปของ SpaceXและอิเล็กตรอนของ Rocket Lab และ เครื่องบินอวกาศ (ในทางทฤษฎี)

ในตารางต่อไปนี้ จะใช้คำว่า "ช่วงความเร็ว" หรือ "ช่วงค่ามัค" แทนความหมายปกติของคำว่า "ความเร็วต่ำกว่าเสียง" และ "ความเร็วเหนือเสียง"

การจำแนกประเภทของการไหลของอากาศอาศัย พารามิเตอร์ความคล้ายคลึงกันหลายประการซึ่งช่วยให้สามารถลดทอนกรณีทดสอบจำนวนมหาศาลให้เหลือเพียงกลุ่มที่มีความคล้ายคลึงกันได้ สำหรับการไหลแบบทรานโซนิกและการไหลแบบอัดได้นั้น ตัวเลขมัคและเรย์โนลด์เพียงอย่างเดียวก็เพียงพอที่จะจำแนกประเภทการไหลหลายกรณีได้อย่างดี

อย่างไรก็ตาม การไหลแบบไฮเปอร์โซนิกต้องการพารามิเตอร์ความคล้ายคลึงอื่นๆ ประการแรกสมการวิเคราะห์สำหรับมุมคลื่นกระแทกเฉียงแทบจะไม่ขึ้นอยู่กับเลขมัคที่เลขมัคสูง (~>10) ประการที่สอง การก่อตัวของคลื่นกระแทกที่รุนแรงรอบๆ วัตถุทางอากาศพลศาสตร์หมายความว่าเลขเรย์โนลด์ของ กระแสอิสระ มีประโยชน์น้อยลงในการประมาณพฤติกรรมของชั้นขอบเขตเหนือวัตถุ (ถึงแม้ว่ามันจะยังคงมีความสำคัญอยู่ก็ตาม) สุดท้าย อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของการไหลแบบไฮเปอร์โซนิกหมายความว่า ผลกระทบ ของก๊าซจริงมีความสำคัญ การวิจัยในด้านไฮเปอร์โซนิกจึงมักเรียกว่า^{อากาศ}พลศาสตร์เชิงความร้อนมากกว่าอากาศพลศาสตร์^{[ 10} ]

การนำผลกระทบของก๊าซจริงเข้ามาใช้ หมายความว่าจำเป็นต้องใช้ตัวแปรมากขึ้นเพื่ออธิบายสถานะของก๊าซอย่างสมบูรณ์ ในขณะที่ก๊าซที่อยู่นิ่งสามารถอธิบายได้ด้วยตัวแปรสามตัว ( ความดันอุณหภูมิดัชนีอะเดียแบติก ) และก๊าซที่เคลื่อนที่ด้วยตัวแปรสี่ตัว ( ความเร็วการไหล ) ก๊าซร้อนที่อยู่ในสมดุลทางเคมีก็ต้องการสมการสถานะสำหรับส่วนประกอบทางเคมีของก๊าซด้วย และก๊าซที่อยู่ในสภาวะไม่สมดุลจะแก้สมการสถานะเหล่านั้นโดยใช้เวลาเป็นตัวแปรเพิ่มเติม ซึ่งหมายความว่าสำหรับการไหลที่ไม่สมดุล อาจต้องใช้ตัวแปรระหว่าง 10 ถึง 100 ตัวเพื่ออธิบายสถานะของก๊าซ ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง นอกจากนี้ การไหลแบบไฮเปอร์โซนิกที่เบาบาง (โดยปกติจะกำหนดให้เป็นการไหลที่มีเลข Knudsenมากกว่า 0.1) จะไม่เป็นไปตาม สม การNavier–Stokes

โดยทั่วไป การไหลความเร็วเหนือเสียงจะถูกจำแนกตามพลังงานรวม ซึ่งแสดงในรูปของเอนทาลปี รวม (MJ/kg), ความดันรวม (kPa-MPa), ความดันสภาวะหยุดนิ่ง (kPa-MPa), อุณหภูมิสภาวะหยุดนิ่ง (K) หรือความเร็วการไหล (km/s)

Wallace D. Hayesได้พัฒนาพารามิเตอร์ความคล้ายคลึงกัน ซึ่งคล้ายกับกฎพื้นที่ของ Whitcomb ซึ่งช่วยให้สามารถเปรียบเทียบการกำหนดค่าที่คล้ายคลึงกันได้ในการศึกษาการไหลความเร็วสูงเหนือวัตถุที่เรียวบาง ผลคูณของเลข Mach ของกระแสอิสระและมุมเบี่ยงเบนการไหลซึ่งเรียกว่าพารามิเตอร์ความคล้ายคลึงความเร็วสูงถือเป็นพารามิเตอร์ควบคุมที่สำคัญ^{[ 10 ]}อัตราส่วนความเรียวของยานพาหนะโดยที่คือเส้นผ่านศูนย์กลางและคือความยาว มักจะใช้แทน${\displaystyle M_{\infty }}$${\displaystyle \theta }$$${\displaystyle K=M_{\infty }\theta }$$${\displaystyle \tau =d/l}$${\displaystyle d}$${\displaystyle l}$${\displaystyle \theta }$

การไหลความเร็วเหนือเสียงสามารถแบ่งออกได้คร่าวๆ เป็นหลายช่วง (regular regimes) อย่างไรก็ตาม การแบ่งช่วงเหล่านี้เป็นไปอย่างคร่าวๆ เนื่องจากขอบเขตที่พบปรากฏการณ์เฉพาะเจาะจงนั้นไม่ชัดเจน

Engines

• Rocket engine
• Ramjet
• Scramjet
• Reaction Engines SABRE, LAPCAT (design studies)

Missiles

• ขีปนาวุธร่อนความเร็วเหนือเสียงต่อต้านเรือรบ3M22 Zircon (อยู่ระหว่างการผลิต)
• ขีปนาวุธร่อนBrahMos-II – (อยู่ระหว่างการพัฒนา)

รูปแบบการไหลอื่นๆ

• การบินความเร็วต่ำกว่าเสียง
• ทรานโซนิก
• ความเร็วเหนือเสียง

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับความเร็วเหนือเสียง

• คู่มือความเร็วเหนือเสียงของนาซา
• กลุ่มวิจัยความเร็วเหนือเสียง ณ อิมพีเรียลคอลเลจ
• ศูนย์วิจัยไฮเปอร์โซนิกส์ มหาวิทยาลัยควีนส์แลนด์
• กลุ่มวิจัยการไหลความเร็วสูง มหาวิทยาลัยนิวเซาท์เวลส์
• กลุ่มวิจัยความเร็วเหนือเสียง มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด เก็บถาวรเมื่อวันที่ 14 สิงหาคม 2021 ที่Wayback Machine