マッハ↔km/h↔mph 速度変換ツール｜音速・気温補正・戦闘機/旅客機の速度早見
航空機・ロケット・戦闘機の速度を、マッハ・km/h・mph・m/s・ノットの間で相互変換。気温・高度別の音速補正、亜音速/遷音速/超音速/極超音速の区分、SR-71・コンコルド・F-15・新幹線の速度早見に対応。ICAO標準大気・NASA・JAXAの音速データに照らして解説します。
マッハ変換計算機
計算式と単位定義
基本式
マッハ数 M = 物体速度 v ÷ 音速 a
音速 a = √(γ R T) （γ=比熱比1.4、R=気体定数287 J/kg·K、T=絶対温度K）
マッハ数は、物体の速度を「その場の音速」で割った無次元量です。オーストリアの物理学者エルンスト・マッハ(1838-1916)にちなむ名称で、超音速航空機・ミサイル・ロケットの速度指標として世界共通で使われています。音速は媒体の温度・組成に依存するため、同じ速度でも高度が変わればマッハ数は変化します。
速度単位の変換係数
1 km/h = 0.2778 m/s = 0.6214 mph = 0.5400 kt
1 mph = 1.6093 km/h = 0.4470 m/s
1 kt（ノット）= 1.8520 km/h = 0.5144 m/s
1 m/s = 3.600 km/h = 2.2369 mph
航空業界では巡航速度をノット(海里/時)で、地上業界ではkm/hまたはmphで表現します。1ノット = 1.852km/hは海里(1852m)の定義に基づく国際単位で、ICAO(国際民間航空機関)・IMO(国際海事機関)が正式採用しています。
音速の詳細計算
乾燥空気中の音速は近似的に a ≒ 331.5 + 0.6t m/s（tは摂氏温度）で表され、15℃で340 m/s、0℃で331.5 m/s、-56℃(成層圏)で295 m/sとなります。湿度の影響は乾燥空気に比べ+0.5%程度で、実用計算では無視できます。
音速の温度・高度依存
音速は気体分子の熱運動速度に比例するため、温度が低いほど音速は遅くなります。高度が上がると気温が下がり(対流圏で1km毎に約6.5℃低下)、音速も同時に低下します。成層圏(11-20km)では気温がほぼ一定(-56.5℃)となり、音速も約295 m/sで安定します。
| 気温 | 音速 m/s | 音速 km/h | マッハ1相当 |
|---|---|---|---|
| -56℃(成層圏) | 295 | 1,062 | 約1,062 km/h |
| -40℃ | 306 | 1,102 | 約1,102 km/h |
| -20℃ | 319 | 1,148 | 約1,148 km/h |
| 0℃ | 331 | 1,192 | 約1,192 km/h |
| 15℃(標準海面) | 340 | 1,225 | 約1,225 km/h |
| 25℃(常温) | 346 | 1,246 | 約1,246 km/h |
| 40℃(夏の炎天下) | 354 | 1,275 | 約1,275 km/h |
戦闘機が高度10000mを飛行する場合、地上と同じ真対気速度でもマッハ数は約1.15倍大きくなります。パイロット計器の対気速度(IAS)とマッハ数(M)は空気密度で異なる指標のため、高高度巡航ではマッハ数を主指標として制御します。
亜音速・超音速・極超音速の区分
航空工学では速度域を音速比で明確に区分し、機体設計・操縦特性・法規制が変わります。
| 領域 | マッハ数 | 特徴 | 代表例 |
|---|---|---|---|
| 亜音速(Subsonic) | M < 0.8 | 圧縮性の影響が小さい、通常の翼型 | 旅客機A320・B737(巡航M0.78) |
| 遷音速(Transonic) | M 0.8-1.2 | 局所的に衝撃波発生、抗力急増(音速の壁) | B787巡航M0.85、コンコルド離陸 |
| 超音速(Supersonic) | M 1.2-5.0 | ソニックブーム発生、超音速翼型必須 | F-15(M2.5)、コンコルド(M2.04) |
| 極超音速(Hypersonic) | M 5.0-10 | 空力加熱で機体温度1000℃以上 | X-15(M6.7)、HTV-2(M20) |
| 超極超音速 | M > 10 | プラズマ化、耐熱材料が課題 | スペースシャトル再突入(M25) |
| 宇宙速度 | M > 20 | 大気圏突入・脱出 | 第一宇宙速度M23、第二宇宙速度M33 |
音速の壁(Sound Barrier): 遷音速域では衝撃波による抗力急増でエンジン推力が追いつかなくなる現象。1947年10月14日、チャック・イェーガーがX-1でマッハ1.06を記録し初突破しました。現代の戦闘機は超音速巡航(スーパークルーズ)可能な機体もあり、F-22ラプターはアフターバーナー無しでM1.8を維持できます。
航空機・戦闘機の速度早見表
主要な航空機・宇宙機の巡航/最高速度をマッハ換算しました。NASA・JAXA・各機体メーカー公表値に基づきます。
| 機体 | マッハ | km/h | 備考 |
|---|---|---|---|
| Cessna 172(小型機) | 0.15 | 約230 | 訓練機・自家用 |
| ATR 72(ターボプロップ) | 0.42 | 約510 | 地方路線 |
| ボンバルディアCRJ | 0.74 | 約900 | 地域ジェット |
| A320neo(巡航) | 0.78 | 約840(高度10km) | 主要旅客機 |
| B737 MAX(巡航) | 0.79 | 約842 | 短中距離主力 |
| B787-9(巡航) | 0.85 | 約910 | 長距離旅客機 |
| B747-8(巡航) | 0.86 | 約920 | 大型旅客機 |
| コンコルド(超音速旅客機) | 2.04 | 約2,180 | 1976-2003年運用 |
| Tu-144(ソ連超音速旅客機) | 2.15 | 約2,300 | 1975-1978年運用 |
| F-15イーグル | 2.5 | 約2,655 | 米空軍主力戦闘機 |
| F-22ラプター | 2.25 | 約2,410 | スーパークルーズ可能 |
| F-35ライトニングII | 1.6 | 約1,930 | ステルス多用途機 |
| MiG-31フォックスハウンド | 2.83 | 約3,000 | ロシア迎撃機 |
| SR-71ブラックバード | 3.3 | 約3,530 | 史上最速の有人ジェット |
| X-15(実験機) | 6.7 | 約7,270 | 史上最速の有人機 |
| スペースシャトル(再突入) | 25 | 約27,000 | マッハ25で大気圏突入 |
| H3ロケット(第1段) | 約7 | 約8,500 | JAXA基幹ロケット |
| ファルコン9(第1段MECO) | 約6 | 約7,300 | SpaceX再利用ロケット |
身近な乗り物のマッハ換算
地上・海上の乗り物もマッハ換算すると、いかに音速が速いかが実感できます(標準海面音速340 m/s基準)。
| 対象 | 速度 | マッハ換算 |
|---|---|---|
| 徒歩 | 時速5 km | 0.004 |
| 自転車巡航 | 時速20 km | 0.016 |
| 市街地の車 | 時速60 km | 0.049 |
| 高速道路(法定100km/h) | 時速100 km | 0.082 |
| 新幹線N700系(最高) | 時速285 km | 0.233 |
| 新幹線E5系はやぶさ | 時速320 km | 0.261 |
| フランスTGV(記録) | 時速574 km | 0.469 |
| リニア中央新幹線(計画) | 時速505 km | 0.413 |
| ブガッティ・シロン(市販車最速) | 時速490 km | 0.400 |
| Thrust SSC(地上速度記録) | 時速1,228 km | 1.007 |
| F1マシン(最高速度) | 時速370 km | 0.302 |
| ライフル弾丸 | 時速3,000 km | 2.45 |
| 戦車砲弾(APFSDS) | 時速6,000 km | 4.90 |
1997年10月、英国のThrust SSCがネバダ砂漠で音速突破を達成(マッハ1.007)。地上速度記録として現在も破られていません。
ICAO標準大気の音速表
国際民間航空機関(ICAO)が定めるISA(International Standard Atmosphere)における高度別の温度・音速です。航空機の性能諸元・空力計算の基準として世界統一。
| 高度 | 気温 | 気圧 | 音速 m/s |
|---|---|---|---|
| 0 m(海面) | 15.0℃ | 1013 hPa | 340.3 |
| 1,000 m | 8.5℃ | 898 hPa | 336.4 |
| 3,000 m | -4.5℃ | 701 hPa | 328.6 |
| 5,000 m | -17.5℃ | 540 hPa | 320.5 |
| 7,000 m | -30.5℃ | 411 hPa | 312.3 |
| 9,000 m | -43.5℃ | 308 hPa | 303.8 |
| 11,000 m(圏界面) | -56.5℃ | 226 hPa | 295.1 |
| 15,000 m | -56.5℃ | 121 hPa | 295.1 |
| 20,000 m | -56.5℃ | 55 hPa | 295.1 |
| 25,000 m | -51.6℃ | 25 hPa | 298.4 |
| 30,000 m | -46.6℃ | 12 hPa | 301.7 |
旅客機が巡航する高度10-12km(FL330-FL410)では音速が約295-300 m/s。マッハ0.85で巡航時の対地速度は約900 km/hに相当します。
業界での応用
民間航空・パイロット
旅客機の巡航速度はマッハ0.78〜0.85で管理。高高度巡航では対気速度(IAS)よりマッハ数(MMO)が制限指標となる。B787のMMO(最大運用マッハ数)は0.90。ATC(航空管制)への速度報告もノットとマッハ数を併用。
軍事航空・戦闘機運用
F-15の最高速度M2.5、F-22のスーパークルーズM1.8、F-35のM1.6。空対空戦闘の会合速度はM3以上となり、AAM-4(空対空ミサイル)は自身がM4で会合速度M7の交戦を想定。
宇宙開発・ロケット
H3ロケット・ファルコン9は第1段MECO時にマッハ7-8、第2段軌道投入時にマッハ23(第一宇宙速度)。JAXA・NASA・SpaceXの飛行データはマッハ数と海面等価速度で管理。
ミサイル・防衛産業
対艦ミサイルの巡航速度M0.9(亜音速型)、M2.5-3(超音速型)、極超音速兵器M5以上。日本の対艦誘導弾12式はM0.9、ロシアのジルコンはM9級。防衛白書・IISS Military Balanceで公開。
宇宙再突入・大気圏突入
スペースシャトルはM25で大気圏突入、断熱圧縮で機首温度1,650℃。JAXA HAYABUSA2再突入カプセルもM25級、アブレーション材で熱防護。極超音速空力研究の重要テーマ。
音響工学・ソニックブーム
マッハ1超えでN型衝撃波が地表到達、コンコルド陸上飛行は騒音問題で禁止された歴史。NASA X-59は静音超音速機として2025年試験飛行、次世代超音速旅客機の音響基準検討中。
よくある間違い・注意点
- マッハを固定値と扱う — 音速は気温・高度で変わるため、マッハ1は地上15℃で1,225 km/hですが、成層圏では約1,062 km/h。単純にマッハ×1,225 km/hで換算すると成層圏では15%以上誤差が出ます。
- ノットとkm/hを取り違え — 1ノット = 1.852km/h。航空・海事の速度がノット表記の場合、km/h換算では約1.85倍。旅客機の巡航500ノットは926 km/hです。
- mphとkm/hの混同 — 米英mphは1.609km/h相当。海外資料の速度をそのままkm/hと読むと約60%過小評価になります。
- 対気速度と対地速度の混同 — マッハ数は対気速度基準。追い風・向かい風で対地速度は変化するため、GPS表示速度と機内マッハ計器値は必ずしも一致しません。
- 音速の温度補正忘れ — 冬の-10℃と夏の30℃で音速は約4%(15 m/s)違います。精密な弾道計算・アコースティック測定では気温記録が必須。
- 成層圏の音速一定を知らない — 対流圏では高度と共に音速が下がるが、成層圏(11-20km)ではほぼ一定(-56℃で295 m/s)。旅客機の巡航高度で覚えておく値。
- マッハ数の四捨五入 — 遷音速域(M0.95-1.05)は空力特性が急変する領域。四捨五入でマッハ1を跨ぐと機体挙動が全く違うため、実務では小数点2桁で管理。
関連規格・国際基準
- ICAO Doc 7488 ― 国際標準大気(ISA)の定義。高度別の気温・気圧・密度・音速の国際基準。
- ISO 2533:1975 ― Standard Atmosphere。ICAO ISAと整合したISO国際規格。
- ISO 5878 ― Reference atmospheres for aerospace use。宇宙工学向けの拡張大気モデル。
- US Standard Atmosphere 1976 ― 米国NOAA/NASA/USAFの共同大気モデル。海面から1000kmまでカバー。
- MIL-STD-3013A ― 米軍航空機の性能・環境試験規格。マッハ数域別の試験要件。
- FAA FAR Part 25 ― 米連邦航空局 旅客機型式証明基準。VMO/MMO(最大運用速度)の規定。
- EASA CS-25 ― 欧州航空安全機関の対応規格。B/A社両方の旅客機認証で参照。
- JIS W 0201 ― 航空機用気象要素・空力用語。日本国内の航空技術用語標準。
参考文献・公的資料
より正確な速度・音速データや詳細な航空技術資料は、以下の公的機関を参照してください。
- 国土交通省 航空局 ― 日本の航空行政の一次情報。航空機技術基準・耐空証明・パイロット試験基準。
- JAXA(宇宙航空研究開発機構) ― 日本の航空宇宙研究機関。H3ロケット・実験機・空力研究データを公開。
- NASA(米国航空宇宙局) ― 標準大気モデル、X-planes試験機データ、SR-71・X-15の詳細記録。
- ICAO(国際民間航空機関) ― 国際標準大気・国際飛行規則の一次資料。Doc 7488。
- FAA(米連邦航空局) ― 米国の航空規制・型式証明基準。FAR Part 25/33。
- EASA(欧州航空安全機関) ― 欧州の航空機認証基準。CS-25/23/E。
- 気象庁 高層気象観測 ― 日本の高層気象データ。ラジオゾンデ観測。
- 産業技術総合研究所 計量標準総合センター(NMIJ) ― 音響・振動・速度の国家標準を管理。
- ISO 2533 Standard Atmosphere ― 国際標準大気ISO規格の公式概要。
よくある質問（FAQ）
マッハ1は時速何キロ？
地上15℃の標準大気で約1,225 km/h(340 m/s)。ただし音速は気温・高度で変化するため、成層圏(高度11km・-56℃)では約1,062 km/hに低下します。マッハ数は無次元量で、絶対速度ではなく音速比を示します。
戦闘機の最高速度はマッハいくつ？
現代の代表的な戦闘機はF-15イーグルM2.5、F-22ラプターM2.25、F-35M1.6、MiG-31M2.83、ロシアMiG-25M3.2。史上最速の有人ジェット機はSR-71ブラックバードでM3.3(約3,530 km/h)を記録しています。
旅客機はマッハいくつで飛んでいる？
主要旅客機はマッハ0.78〜0.85で巡航。A320はM0.78、B737はM0.79、B787はM0.85、B747はM0.86。高高度・低気温のため、マッハ0.85でも対地速度は約900 km/hです。マッハ0.9を超えると衝撃波発生で燃費が急悪化するため、この付近が経済的な巡航速度上限です。
音速は気温でどれくらい変わる？
気温が1℃上がると音速は約0.6 m/s(0.18%)増加します。-56℃(成層圏)で295 m/s、0℃で331 m/s、15℃で340 m/s、40℃で354 m/s。乾燥空気での式 a ≒ 331.5 + 0.6t で近似できます。湿度の影響は+0.5%程度で実用上は無視可能。
コンコルドは今も飛んでいる？
2003年に運用終了。1976-2003年の27年間、パリ・ニューヨーク間を約3.5時間(通常機の半分)で結びました。マッハ2.04で巡航、上空18kmで機体が空力加熱で15cm伸びる特性がありました。ソニックブーム問題で陸上超音速飛行が禁止されたことも運用終了の一因です。
マッハ1突破時のソニックブームとは？
物体が音速を超えると、圧縮された空気がN型衝撃波として地表に達し、爆発音のような騒音を発する現象。地上では120-140dB(戦車砲並)の轟音になります。この問題のためコンコルドは陸上でマッハ1超えが禁止され、大西洋横断のみに限定されました。NASA X-59は静音化を目指す実験機。
宇宙ロケットは何マッハで飛ぶ？
第1段燃焼終了(MECO)時に約マッハ7-8、地球周回軌道投入時に第一宇宙速度M23(7.9km/s)、月・惑星探査機の脱出速度は第二宇宙速度M33(11.2km/s)。スペースシャトルの大気圏再突入はマッハ25で行われます。
ノット(kt)とマッハの関係は？
1ノット = 1.852 km/h = 0.514 m/s。地上15℃で音速340 m/s = 661ノット。マッハ1は約661ノット、マッハ0.85は約562ノット(旅客機巡航ATIS表示範囲)。航空管制ATCではCAS(較正対気速度)をノットで、高高度ではマッハ数を主に使います。
マッハ数と真対気速度の違いは？
マッハ数は音速比(無次元)、真対気速度TAS(True Airspeed)は空気に対する絶対速度(km/h)。マッハ数は高度で変わらないが、TASは同じマッハでも高度で違う値になります。航空計器では低高度でCAS(較正対気速度)、高高度でマッハ数を主指標とします。
極超音速兵器とは？
マッハ5以上で飛行する新型兵器。ロシアのアヴァンガルド(M20級)、中国のDF-17(M10級)、米国のARRW(M7級)が開発中。既存のミサイル防衛システムでは迎撃困難で、日米防衛協力の重要議題。詳細は防衛省防衛白書・IISS Military Balance参照。
超音速旅客機は復活する？
Boom SupersonicのOverture(M1.7)、ヴィルジン系のExosonic(M1.8)、NASA X-59(M1.4静音)など複数プロジェクトが進行中。2029年頃の商用化を目指す動きあり。ただし燃費・環境負荷・空港騒音の課題が残ります。JAL・ANAも計画関与を発表。
新幹線・リニアはマッハいくつ？
新幹線N700系285 km/h = M0.23、E5系はやぶさ320 km/h = M0.26、フランスTGV記録574 km/h = M0.47、リニア中央新幹線計画505 km/h = M0.41。地上乗り物の速度記録はThrust SSCの1,228 km/h(M1.007)で、音速突破に成功しています。