Из чего состоит инверсионный след реактивного самолета. Инверсионный след от самолета и ракеты
Наблюдая с земли за полетом лайнера, иногда замечаешь, как самолет оставляет за собой две белые полоски. Такое необычное, казалось бы, явление физики объясняют довольно просто. Ведь следствием работы двигателей лайнера в атмосфере становится появление инверсионных или, как принято называть сейчас, конденсационных следов. Обсудим природу появления этой отметины на конкретных примерах.
Взрослые люди осознают причину возникновения этого процесса, но ребенок дошкольного возраста задает вопросы, почему появляется белый след от самолета, что это и как получается такая необычная картина. Припомнив школьный опыт уроков физики, удастся легко растолковать малышу суть появления полос в небе. Неплохой аналогией для такого пояснения становится природа появления осадков – дождя или снега.
Поскольку подобное явление относится к круговороту воды, здесь следует начать объяснение с нескольких агрегатных состояний жидкости. Ведь все мы знаем, что из твердого состояния (лед) вода переходит в жидкое под действием тепла .
Далее, при разнице температур нескольких объектов воздействия жидкость трансформируется в газообразное состояние – пар . Из этого вида вода способна вновь принять жидкую форму. Последнее превращение физики называют конденсацией, а доказать это явление получится на простом опыте в домашних условиях. Например, запотевание зеркал в ванной после принятия горячего душа.
Именно мелкие твердые частицы концентрируют вокруг себя получившийся пар, придавая ему видимую нами форму.
Правда, это соединение не считается стойким, поэтому через непродолжительное время туман рассеивается, смешиваясь с атмосферой. Это происходит вследствие выравнивания температуры соединения с окружающей средой.
Но не стоит столь подробно и правильно описывать происходящее. Когда вы принимаете ванну, температура жидкости намного превышает такой же показатель воздуха. Вследствие этого туман при контакте с прохладным стеклом опускается в форме капель – это и есть конденсат. Таким же простым языком можно объяснить ребенку, почему самолет оставляет в небе след.
Выполним небольшое исследование
Такой эффект оседания пара вполне возможно организовать самому и проанализировать все действия и результат. Наберите жидкость – лучше всего простую воду – в пластиковую и поставьте ее в морозильную камеру на 15–25 минут.
После истечения этого времени достаньте контейнер и посмотрите, как вместилище постепенно покрывается влагой – это и есть конденсат. Подобное появление капель происходит из-за соприкосновения теплого воздуха с ледяной поверхностью бутылки. В результате взаимодействия разницы температур выделяется влага.
По такой же причине на растениях ранним утром появляется роса. Теперь получится понятными для ребенка словами растолковать, откуда она берется. Ведь в ночное время на улице становится холоднее, чем днем. Поэтому при соприкосновении прохладного воздуха с теплой поверхностью растений происходит превращение пара в капли росы. Еще одним наглядным примером становится появление пара изо рта на морозе.
Причины появления белых полос за лайнером
Обычно , которые пролетают на высоте до восьми километров, не оставляют подобных отметин. Это объясняет разница температур в нижних и высоких слоях атмосферы. Ведь с увеличением высоты на уровень, где курсирует большинство воздушных судов, термометр показывает около минус сорока градусов . След от самолета зовут конденсационным благодаря непосредственно этому физическому процессу. Рассмотрим детали его появления.
Из мотора самолета при сгорании основного топлива – керосина — выплескиваются горячие струи пара и газа . Углеводород – это сцепление жидкости и углекислого газа. Вода, которая имеется в выхлопе самолета очень горячая. На большой высоте воздух довольно холодный, поэтому выходящая из винтов жидкость мгновенно превращается в туман.
Кроме того, вместе с выхлопом из двигателей вырываются частички сажи – ведь авиационное горючее сжигается не до конца. Эти частицы берут на себя роль объектов, которые концентрируют вокруг остатков тумана смешение теплого и холодного потока.
Все крупицы пара равномерно распределяются по площади появления горячей воды из винтов и превращаются в маленькие капельки, похожие на туман. Именно поэтому мы и видим в небе белую полосу за самолетом.
В том случае, когда в воздухе очень маленькая сырость, полоса от авиалайнера быстро исчезает и нам она совсем незаметна. Но когда влажность высокая – след видно довольно четко, а отметина остается в небе продолжительное время.
Помимо этого, когда в воздухе высокое количество влаги, полоса не только насыщена, но становится больше и в итоге соединяется с облаками. Это самое простое и доступное пояснение малышу, почему от самолета остается белый след.
Как оставляемые полосы отражаются на окружающей среде
Мы разобрали, как называется след в небе от самолета и выяснили причины его возникновения. Но многих людей волнует, как же эти полосы отразятся на экологии окружающей среды. Когда человек исследует материалы и снимки Земли, полученные со спутника, всегда обнаруживается зона, где пролегают авиационные маршруты. Вся территория здесь покрыта белыми полосами.
Некоторые специалисты утверждают, что полосы от самолетов не дают вредному солнечному излучению проникать до поверхности нашей планеты. Благодаря этому снижается риск глобального потепления. Другие ученые допускают отрицательное влияние этого процесса. Полосы, которые отставляет авиалайнер, усиливают парниковый эффект и препятствуют естественному охлаждению слоев воздуха.
Группа исследователей, желающих предотвратить значительное влияние на климат, призывают летать ниже или постараться миновать мест с повышенной влажностью при планировании маршрута. Однако подобное решение сложно назвать обдуманным и верным. Ведь в этом случае время перелета непременно увеличится, остатки авиационного топлива достаточно негативно отразятся на экологии и чистоте атмосферы.
Предсказания прогноза
К слову, наблюдая за полетом авиации, некоторые люди определяют погоду. Эта возможность вытекает из физической составляющей процесса. На большой высоте воздух бывает довольно сырым, но не может превратиться в пар из-за отсутствия частичек , которые становятся составляющей прохождения конденсации, например, пыли.
Авиалайнер, перемещаясь на приличной высоте, оставляет белый след. Как было сказано выше, это остатки топлива и сажа. Если полосу видно четко, значит, влажность воздуха повышена. Соответственно, вероятны дожди и туманы. Но когда след быстро растворяется и практически незаметен, предстоит сухая и солнечная погода.
Как видите, след за летящим лайнером – достаточно простой физический процесс по изменению агрегатного состояния тел. Приведенная информация позволит вам разъяснить природу возникновения этого явления детям в доступной для них форме. А демонстрация аналогичных опытов поможет малышу увидеть результат такого превращения.
Часто за пролетающим в небе самолетом остается белый след 
Это явление имеет физическую природу — аналог подобного процесса конденсат на стекле или зеркале 
Простейшее исследование появления капель 
Попадая в холодный воздух, горячие продукты горения топлива образуют устойчивый белый туман 
Сегодня ученые не пришли к единому мнению — наносят ли вред окружающей среде подобные отметины или нет
Иногда мы видим, как трассы от самолётов - белые следы в небе - висят в воздухе по несколько часов, иногда - даже суток. Нормально ли это и безопасны ли нерассеивающиеся белые следы?
Ответ редакцииВ то, время как большинство людей не придают этому значения, часть населения Земли убеждена: это не обычные конденсационные следы, которые на больших высотах оставляют реактивные двигатели, а признаки распыления в воздухе какого-то химического аэрозоля. А в состав этого аэрозоля, как подозревают теоретики, может входить всё - от ядохимикатов до вирусов, разработанных в лабораториях.
Что такое «химиотрассы»
Слово «химиотрассы» (калька с английского «chemtrails» - химические следы) придумали для того, чтобы обозначать особенные, нетипичные следы, которые чертят в небе реактивные самолёты. Обычные трассы - белые следы, которые остаются за пролетающим на большой высоте реактивным самолётом, - рассасываются через несколько минут после появления. Химиотрассы же не исчезают несколько часов, иногда могут висеть на небе до двух суток, постепенно расплываясь и превращаясь в тонкие, полупрозрачные вытянутые облака, которых в природе в норме не бывает. Нередко на небе можно наблюдать и целую сетку из неисчезающих авиационных следов. Сторонники теории заговоров убеждены: посредством химиотрасс «мировое правительство» распыляет в атмосфере планеты химикаты, которые сделают климат более податливым к воздействию погодного оружия. Кстати, в США существует огромный парк самолётов типа «Боинг КС-135 Стратотанкер», который, будучи оборудован распылительным оборудованием, внешне неотличим от пассажирских боингов.
Кому это нужно
На Западе считается, что история с химиотрассами началась после публикации в 1996 году работы «Климат как усилитель силы: обладание погодой к 2025 году». Подписанная семью американскими военными в звании от майора до полковника, эта исследовательская работа заложила основу для американской военной доктрины XXI века. Суть новой концепции в том, что ядерное оружие отныне не только не считается главным, но и переводится на скамейку запасных. В 2000-х годах США не испытали ни одной атомной бомбы, а роль всепланетного пугала теперь принадлежит климатическому оружию.
Что такое HAARP
Этой англоязычной аббревиатурой называют программу высокочастотных исследований полярных сияний. Комплекс HAARP, расположенный на Аляске, почти аналогичен российскому комплексу «Сура», с той лишь разницей, что отечественный комплекс может только исследовать ионосферу, а HAARP - и исследовать, и модифицировать. А благодаря этому исследовательский, казалось бы, комплекс может быть эффективным климатическим оружием.
Во время одного из первых пусков система HAARP продемонстрировала: при помощи луча энергии высокой частоты, направленного в небо, можно создавать необычные погодные явления - например, не существующие в природе типы облаков, а также дожди, засухи и землетрясения. Однако для того чтобы системе было с чем работать, в атмосфере должны присутствовать определённые химикаты. Так, HAARP смог создать экспериментальные облака только после того, как два распыляющих самолёта создали над базой облако, состоящее из слаборадиоактивных солей бария.
Какая связь с нами
Сегодня длинные неисчезающие авиаследы наблюдают люди по всему миру. А журнал NationalGeographic даже посвятил химиотрассам целый фильм. Интересно, что на химиотрассы жалуются не только за пределами США, но и в самих Штатах. Так, например, в 2004 году группа жителей Гавайского архипелага выступила с ужасающим заявлением. По их мнению, в состав аэрозолей, распыляемых над их островами, кроме всего прочего входят и соли алюминия. Обычная земная флора гибнет при контакте с веществом такого аэрозоля: кора пальм трескается и теряет прочность, а древесина едва ли не превращается в жидкость. Для чего кому-то может понадобиться такой вандализм? Оказывается, Гавайские острова уже давно обхаживает американская суперкорпорация «Монсанто». Как убеждены гавайцы, распыляя над островами алюминиевые аэрозоли, неизвестные силы пытаются заставить жителей архипелага покупать у «Монсанто» саженцы растений, стойкие к алюминию.
Угроза здоровью
Разумеется, доверять силам, которые позволяют себе модифицировать химический состав атмосферы, не хочет никто. И в адрес таинственных распылителей звучат серьёзные обвинения: исследователи и просто озабоченные граждане всех стран мира подозревают - новые штаммы гриппа, атипичной пневмонии и эпизоотических вирусов, вероятно, попадают в атмосферу после распылений. Но чтобы досконально изучить феномен и с уверенностью подтвердить или опровергнуть эти предположения, необходимо взять на анализ материал конденсационного следа. А для этого требуется специально оборудованная авиалаборатория.
Большое количество разнообразных журналов, которые занимаются подборкой и анализом информации, касающейся достижений и проблем авиации, часто акцентируют внимание читателей на материальные аспекты работы и строения модернизированных устройств, таких как самолеты, ракеты, вертолеты и остальные летательные аппараты. Часто также подвергаются анализу все явления, которые происходят с внутренней и внешней структурой транспортного средства во время совершения полета. Обычно инверсионный след это отражает. Многие люди наблюдают за красивыми самолетами, которые в полете оставляют за собой ровную полосу.
Концепция данного явления
Инверсионный след формируется в тропопаузе. На его появление влияют пары воды, которые подвергаются усиленной конденсации. Они присутствуют в продуктах сгорания, так как во время сгорания равномерно расходуется углеводородное топливо. После выхода наружу и достаточного охлаждения яркий инверсионный след от самолета или другого летального аппарата в воздухе становится заметным.
Есть специальные авиашоу, которые целесообразно проводить только в солнечную погоду. Данные мероприятия организуются на аэродромах, имеющих статус наиболее крупных в мире. В это время большое количество зрителей восторженно наблюдают за движением множества самолетов, совершающих интересные маневры в воздухе. Главной отличительной чертой таких мероприятий является оставление яркого шлейфа от каждого транспортного средства. Часто делают так, чтобы каждый самолет отличался собственным цветом шлейфа, что помогает получить наиболее яркий и запоминающийся эффект.
В отличие от самолетов, ракеты постоянно оставляют за собой массивные, даже часто грозные следы, которые выглядят не только масштабно, но и имеют насыщенный цвет. Они выпускаются из самолетов, имеющих боевое назначение. Данную процедуру можно наблюдать не только при походе на специальные мероприятия, но и находясь на улице или включив телевизор на интересующем канале. Так можно увидеть инверсионный след.
Концевой вихрь крыла
Следует помнить, что самолет в полете оставляет за собой ограниченную и достаточно широкую область атмосферы, которая становится возмущенной, ее состав на долгое время переменяется. Данное явление часто именуют спутанным следом. Обычно он появляется под действием так как при работе они постоянно осуществляют взаимодействие с окружающей средой. Также в этом процессе принимают участие концевые вихри крыльев самолета.
Если сравнивать значительно негативное воздействие на окружающую среду, то первенство всегда отдается именно концевым вихрям крыльев. Есть множество условных обозначений спутанных следов, однако чаще всего они рисуются на специальных схемах в подобии листа с необычными краями, концы которых полностью скручены, то есть можно сравнить их с вихрями.
Процесс скручивания: научная аргументация
Процесс скручивания можно легко объяснить научным образом. Проявляется яркая разница давления между обеими сторонами крыльев самолета, то есть на их верхней и нижней поверхности. Воздух постепенно перераспределяется с нижней поверхности, так как на ней наблюдается наиболее повышенное давление, на верхнюю, чтобы оставаться в области с наименьшим давлением.
Данное перераспределение происходит через конец каждого крыла, из-за чего образуются мощные и очень заметные вихри. Имеет значение сила перепада давления, так как от него зависит Именно это значение оказывает сильное влияние на крыло. Чем данное воздействие сильнее, тем более мощными и рельефными образуются вихри.
Различные марки самолетов, предусматривающие концевой вихрь крыла
Скорость потоков воздуха иногда меняется, однако можно примерно определить, что если диаметр вихревого следа составляет около 8-15 м, следует говорить о значении 150 км/ч. Концевой вихрь может образовываться различным образом. Данный процесс зависит от марки, конфигурации самолета. Заслуживают внимание мощные истребители «Мираж 2000» и F-16C, если переходят в положение при полете с высоким углом атаки.
Процесс появления концевого вихря
Концевой вихрь визуализируется благодаря специальному трассер-генератору, отвечающему за должное представление дымного следа. Действие данного элемента обусловлено изменением в состоянии атмосферы, что продолжается довольно длительное время. Затем окружная скорость движения постепенно затихает, то есть визуальный объект теряется и исчезает.
Под действием времени окружная скорость вихря затухает, из-за чего визуальная картинка меняет очертания до тех пор, пока полностью не растворится. Ощутимая интенсивность вихря может продолжаться примерно до двух минут после того, как самолет пролетел конкретное место. Такой вихрь имеет возможность значительно воздействовать на режим полета самолета, который попал в область атмосферы, возмущенной от действия двигателя предыдущего транспортного средства.
Длительное наблюдение за концевым вихрем
Когда вихри подвергаются взаимодействию между собой, они медленно опускаются и расходятся, то есть ощутимое изменение в атмосфере исчезает. Инверсионный след самолета представляет собой отличный объект для того, чтобы наблюдать за его превращениями. Примерно через 30 - 40 секунд он начинает изменять очертания, так как на него усиленно влияет вихрь, который постепенно развивается. Когда пересекаются и инверсионный, и вихревой слои, создаются причудливые формы, которые можно заранее просчитать, так как на процесс их образования действуют различные закономерности.
Количество полос и высота инверсионного следа регулируется количеством и расположением двигателей в системе. При этом инверсионный след не только парит в воздухе, но и постоянно видоизменяется, создавая интересные контуры. Чаще всего наблюдается скручивание данного слоя под воздействием концевого вихря. Все трансформации слоя отражают разнообразные аэродинамические процессы, которые всегда образуются при осуществлении полета.
Отрывно-вихревые течения
Иногда пилоты вынуждены выполнять различные атаки, которые осуществляются с большим углом наклона, составляющим более 20 градусов. В этом случае характер обтекания контуров самолета на время значительно меняется. Начинают появляться отрывные области, которые преимущественно фиксируются около верхней поверхности крыла и фюзеляжа. В них сильно понижается давление, поэтому сразу начинается концентрация и приумножение атмосферной влаги. Благодаря данному аспекту наблюдать за совершением полета самолета можно без использования трассеров.
Условия для появления отрывно-вихревого эффекта
Если угол атаки слишком большой, вокруг самолета образуется значительный по величине ореол из облака. Когда самолет пролетает, данное облако автоматически переходит в вихревой инверсионный след от самолета. Обычно у бомбардировщиков возле крыльев образовываются области отрыва, из-за чего отчетливо наблюдается появление вихревого жгута. Так выглядит инверсионный след, фото которого всегда завораживают.
Горячие следы ракет
Иногда при приходится сталкиваться с такими случаями, когда наблюдается срывное течение в области газо-воздушного тракта, находящегося в силовой установке ракеты. Газовая струя, отходящая от отличается высокой температурой, поэтому иногда попадает в воздухозаборник самолета-носителя, что случается при постановке устройства на некоторые режимы.
Становится слишком неравномерным по температуре, так как подвергается воздействию газов повышенной температуры, из-за чего воздух, поступающий в двигатель, становится измененным. Образуется помпаж двигателя, то есть возникает срывное течение в системе. Чтобы выявить этот процесс, наблюдают за основными камерами сгорания, так как воздушный поток подвергается продольным колебаниям, проходя по тракту двигателя, а затем отмечается выбросом пламени из данных элементов. Так появляется инверсионный след от ракеты.
Особенности инверсионного следа при проведении испытаний
Часто пуски ракетного вооружения проводят в концепции осуществления испытаний. Исключением является бортовая аппаратура, которая служит для целей записывания и хранения информации. Часто самолет-фотограф выпускается вместе с носителем, при этом осуществляется процесс киносъемки, что позволяет зафиксировать все явление на камеру. Часто можно встретить такой инверсионный след от ракеты «Бук».
Часто осуществляется на относительно небольших скоростях, чтобы лучше зафиксировать весь процесс. При этом нередко образуется помпаж двигателя, так как горячие газы струями попадают в ракетный двигатель, что выводит из строя его воздухозаборник. Сразу отмечается выброс пламени, что характерно при возникновении помпажа. Так выражается инверсионный след FSX.
Из-за этого происшествия двигатель останавливается. Данные особенности после исследования помогли создать целый ряд различных систем, в задачи которых входит своевременная диагностика помпажа, предпринятие мер по его ликвидации, а также перевод двигателя на оптимальный режим работы с постоянным поддержанием его оптимального состояния. Ракетное вооружение в этом случае расширяет сферу применения, при этом на каждом режиме работы двигателя данные летательные аппараты способны показывать наиболее стабильное состояние.
в воздухе
Проводились испытания самолета «МиГ-29», которые заключались в дозаправке топлива. При одном из полетов был зафиксирован выброс топливной жидкости в атмосферу, чему предшествовала разгерметизация топливного трубопровода. С помощью самолета-фотографа была зафиксированная данная необычная ситуация. При этом определенная часть топлива попала в двигатель, что практически моментально привело к его остановке из-за помпажа.
Кроме выброса пламени, что всегда случается при помпаже двигателя, произошло воспламенение топлива, которое шло по воздушному каналу. После этого пламя охватило все топливо и вышло за пределы внутренней конструкции, однако практически мгновенно было снесено встречным потоком воздуха. Из-за данной ситуации проявилось необычное явление, которое назвали огненным шаром. Данный инверсионный след «Бук» также способен передать.
Яркий след форсажа
Современные истребительные самолеты обладают двигателем, который оснащен регулируемыми соплами, классифицирующимися как сверхзвуковые. Когда подключается форсажный режим работы, давление на срезе сопла значительно выше, чем этот показатель у окружающих воздушных масс. Если анализировать пространство на значительном расстоянии от сопла, давление постепенно уравнивается. Данный аспект при движении самолета приводит к повышенной продукции газа, что и приводит к тому, что образуется яркий инверсионный след от самолета, появляющийся при движении летательного аппарата.
Увидеть невидимое… Инверсионный след, эффект Прандтля-Глоерта и прочие интересности.
Мы ведь даже самое простое, движение воздуха, увидеть не можем. Воздух – газ, и газ этот прозрачный, этим все сказано
Но все же природа слегка сжалилась над нами и дала нам небольшую возможность поправить положение. А возможность эта в том, чтобы прозрачную среду сделать непрозрачной или хотя бы цветной. Говоря умным словом, визуализировать, пишет Юрий
Насчет цвета – это мы можем сделать сами (правда не всегда и не везде, но можем), например использовать дым (лучше цветной). А насчет обычной непрозрачности, тут природа нам помогает сама.
Самое непрозрачное в атмосфере – это облака, то есть влага, та которая конденсировалась из воздуха. Вот этот самый процесс конденсации и позволяет нам, хоть и косвенно, но все же довольно наглядно увидеть кое-какие процессы, происходящие при взаимодействии летательного аппарата с воздушной средой.
Немного о конденсации. Когда она происходит, то есть когда вода, находящаяся в воздухе становится видна. Водяной пар может накапливаться в воздухе до определенного уровня, называемого уровнем насыщения. Это что-то типа соляного раствора в банке с водой.
Соль в этой воде будет растворяться только до определенного уровня, а потом происходит насыщение и растворение прекращается. В детстве не раз это пробовал делать.
Уровень насыщения атмосферы водяным паром определяется точкой росы. Это такая температура воздуха при которой водяной пар в нем достигает состояния насыщения. Этому состоянию (то есть этой точке росы) соответствует определенное постоянное давление и определенная влажность.
Когда атмосфера в какой-то ее области достигает состояния перенасыщения, то есть пара становится слишком много для данных условий, то происходит конденсация в этой области.
То есть вода выделяется в виде мельчайших капелек (либо сразу кристаллов льда, если окружающая температура очень низкая) и становится видна. Как раз то, что нам и надо.
Чтобы это произошло, надо либо повысить количество воды в атмосфере, что означает увеличить влажность, либо понизить температуру окружающего воздуха ниже точки росы. В обоих случаях произойдет выделение лишнего пара в виде сконденсировавшейся влаги и мы увидим белый туман (или что-то вроде того).
То есть, как уже понятно, в атмосфере этот процесс может иметь место, а может и нет. Все зависит от местных условий.
То есть для этого нужна влажность не ниже определенной величины, определенная, соответствующая ей температура и давление. Но если все эти условия соответствуют друг другу, мы можем наблюдать иной раз довольно интересные явления.Однако обо всем по порядку.
Первое – это всем известный инверсионный след . Это название произошло от метеорологического термина инверсия (переворот), точнее температурная инверсия, когда с ростом высоты местная температура воздуха не падает, а растет (бывает и такое).
Такое явление может способствовать образованию тумана (или облаков), но для самолетного следа оно по сути своей не подходит и считается устаревшим. Сейчас вернее говорить конденсационный след . Ну, правильно, суть ведь здесь именно в конденсации.
В шлейфе газа выходящего из авиационных двигателей содержится достаточное количество влаги, повышающее местную точку росы в воздухе непосредственно за двигателями. И, если она становится выше температуры окружающего воздуха, то при остывании имеет место конденсация.
Ее облегчает наличие так называемых центров конденсации, вокруг которых из перенасыщенного (неустойчивого, можно сказать) воздуха концентрируется влага. Этими центрами становятся частички сажи или несгоревшего топлива, вылетающие из двигателя.
Если окружающая температура достаточно низка (ниже 30-40° С), то происходит так называемая сублимация. То есть пар, минуя жидкую фазу, сразу превращается в кристаллики льда. В зависимости от атмосферных условий и взаимодействия со спутной струей, тянущейся за самолетом, инверсионный (конденсационный) след может приобретать различные, порой довольно причудливые формы.
На видео показано образование инверсионного (конденсационного) следа , заснятое из кормовой кабины самолета (кажется это ТУ-16, хотя не уверен). Видны стволы кормовой огневой установки (пушки).
Второе о чем следовало бы сказать, это вихревые жгуты . Явление это серьезное, напрямую связанное с индуктивным сопротивлением, и, конечно, неплохо было бы как-то его визуализировать.
Кое-что в этом плане мы уже видели. Я имею ввиду приведенный в указанной статье ролик, показывающий использование дыма на наземной установке.
Однако это же самое можно сделать и в воздухе. И при этом получить потрясающе зрелищные виды. Дело в том, что у многих военных летательных аппаратов, особенно у тяжелых бомбардировщиков, транспортников, а также вертолетов присутствуют на борту так называемые пассивные средства защиты. Это, например, ложные тепловые цели (ЛТЦ).
Многие боевые ракеты, способные атаковать летательный аппарат (как класса «земля-воздух», так и класса «воздух-воздух») обладают инфракрасными головками самонаведения. То есть реагируют на тепло. Чаще всего это бывает тепло двигателя летательного аппарата.
Так вот ЛТЦ обладают температурой значительно большей, нежели температура двигателя, и ракета при своем движении отклоняется на эту ложную цель, а самолет (или вертолет) остается целым.
Но это так, для общего знакомства Главное тут в том, что ЛТЦ отстреливаются в большом количестве, и каждая из них (представляя собой миниатюрную ракету) оставляет за собой дымный след.
И, вот, множество этих следов, объединяясь и закручиваясь в вихревых жгутах , визуализируют их и создают подчас потрясающие по красоте картины. Одна их самых известных – это «Дымный ангел». Он получился при выстреле ЛТЦ транспортного самолета Boeing C-17 Globemaster III.
Справедливости ради стоит сказать, что и другие летательные аппараты тоже неплохие художники …
Однако, вихревые жгуты можно увидеть и без использования дыма. Конденсация атмосферного пара нам поможет и здесь. Как мы уже знаем, воздух в жгуте получает вращательное движение и, тем самым перемещение от центра жгута к его периферии.
Это приводит к расширению и падению температуры в центре жгута, и, если влажность воздуха достаточно высока, то могут создаться условия для конденсации влаги.
Тогда мы можем увидеть вихревые жгуты воочию. Эта возможность зависит как от условий атмосферы, так и от параметров самого летательного аппарата.
И чем больше углы атаки, на которых летает самолет, тем вихревые жгуты более интенсивны и визуализация их за счет конденсации более вероятна. Особенно это характерно для маневренных истребителей, а также хорошо проявляется на выпущенных закрылках.
Кстати, точно такого же рода атмосферные условия позволяют увидеть вихревые жгуты, образующиеся на концах лопастей (которые в данной ситуации суть те же крылья) турбовинтовых или поршневых двигателей некоторых самолетов. Тоже довольно эффектная картина.
Из приведенных видео характерен ролик с самолетами ЯК-52. Там явно идет дождь и влажность, таким образом, высокая.
Часто происходит взаимодействие вихревых жгутов с инверсионным (конденсационным) следом , и тогда картины могут быть довольно причудливы.
Теперь следующее. Ранее я об этом уже упоминал, но не грех сказать еще раз. Подъемная сила. Как пошутил бы мой приснопамятный товарищ: «Да где она?! Кто ее видел?» Да вобщем никто. Но косвенное подтверждение все-таки можно увидеть.
Чаще всего такая возможность предоставляется на каком-нибудь авиашоу. Самолеты, выполняющие различные, довольно экстремальные эволюции конечно оперируют с большими величинами подъемной силы, возникающей на их несущих поверхностях.
Но большая подъемная сила, чаще всего означает большое падение давления (а значит и температуры) в области над крылом, что, как мы уже знаем, при определенных условиях может вызвать конденсацию водяного атмосферного пара, и тогда мы воочию убедимся в том, что условия для создания подъемной силы есть ….
Для иллюстрации сказанного о вихревых жгутах и подъемной силе есть хорошее видео:
В следующем видео эти процессы сняты во время посадки из пассажирского салона самолета:
Однако справедливости ради надо сказать, что это явление в визуальном плане может сочетаться с эффектом Прандтля-Глоерта (по сути дела это, вобщем-то, он и есть).
Название страшное, но принцип все тот же, а визуальный эффект значительный …
Суть этого явления заключается в том, что позади летательного аппарата (чаще всего самолета), движущегося с высокой скоростью (достаточно близкой к скорости звука) может образовываться облако сконденсировавшегося водяного пара.
Происходит это из-за того,что при движении самолет как бы двигает перед собой воздух и, тем самым, создает область повышенного давления перед собой и область пониженного после себя.
После пролета, воздух начинает заполнять эту область с малым давлением из близлежащего пространства, и, таким образом, в этом пространстве объем его увеличивается, а температура падает.
И если при этом есть достаточная влажность воздуха, а температура опускается ниже точки росы, то происходит конденсация пара и появляется небольшое облако.
Существует оно обычно недолго. Когда давление выравнивается, то поднимается местная температура и сконденсировавшаяся влага вновь испаряется.
Частенько при появлении такого облака говорят, что самолет проходит звуковой барьер, то есть переходит на сверхзвук. На самом деле это не совсем так. Эффект Прандтля- Глоерта , то есть возможность конденсации зависит от влажности воздуха и его местной температуры, а также от скорости самолета.
Чаще всего такое явление характерно для околозвуковых скоростей (при относительно малой влажности), но может происходить и на относительно малых скоростях при высокой влажности воздуха и на малых высотах, особенно над водной поверхностью.
Однако форма пологого конуса, которую часто имеют облака конденсации при движении на больших скоростях тем не менее часто получается из-за наличия так называемых местных скачков уплотнения, образующихся на больших около- и сверхзвуковых скоростях.
Не могу также не вспомнить о своих любимых турбореактивных двигателях. Конденсация и тут позволяет увидеть кое-что интересное. При работе двигателя на земле на больших оборотах и достаточной влажности можно увидеть “воздух на входе в двигатель”
На самом деле не совсем так, конечно. Просто двигатель интенсивно всасывает воздух и на входе образуется некоторое разрежение, как следствие падение температуры, из-за которого происходит конденсация водяного пара.
Кроме того часто возникает еще и вихревой жгут , потому что воздух на входе закручивается рабочим колесом компрессора (вентилятора). В жгуте по известным нам уже причинам тоже конденсируется влага и он становится виден. Все эти процессы хорошо видны на видео.
Ну и в завершение приведу еще один очень интересный, на мой взгляд, пример. Он уже не связан с конденсацией пара и цветной дым нам тут не понадобится. Однако природа и без этого наглядно иллюстрирует свои законы.
Все мы неоднократно наблюдали за тем, как многочисленные стаи птиц улетают осенью на юг, а весной потом возвращаются в родные места. При этом большие тяжелые птицы, такие, как гуси (я уж не говорю про лебедей) летят, обычно, интересным строем, клином. Впереди идет вожак, а сзади по косой линии расходятся вправо и влево остальные птицы. Причем каждая последующая летит правее (либо левее) впереди летящей. Никогда не задумывались почему они летят именно так?
Оказывается это имеет прямое отношение к нашей теме. Птица – тоже своего рода летательный аппарат, и за ее крыльями образуются примерно такие же вихревые жгуты, как и за крылом самолета. Они также вращаются (ось горизонтального вращения проходит через концы крыльев), имея за корпусом птицы направление вращения вниз, а за оконечностями ее крыльев вверх.
То есть получается, что птица, летящая сзади и правее (левее) попадает во вращательное движение воздуха вверх. Этот воздух как бы поддерживает ее и ей легче держаться на высоте.
Она меньше тратит сил. Это очень важно для тех стай, которые преодолевают большие расстояния. Птицы меньше устают и могут лететь дальше. Только вожаки не имеют такой поддержки. И именно поэтому они периодически меняются, становясь в конец клина для отдыха.
Образцом такого рода поведения часто называют канадских гусей. Считается, что таким способом они при дальних перелетах «в команде» экономят до 70% своих сил, значительно повышая эффективность перелетов.
Это и есть еще один способ косвенной, но достаточно наглядной визуализации аэродинамических процессов.
Природа наша достаточно сложно и очень целесообразно устроена и периодически нам об этом напоминает. Человеку остается только не забывать это и перенимать у нее тот огромный опыт, которым она с нами щедро делится. Главное здесь только не переусердствовать и не навредить…
И в конце видео о канадских гусях.
Окт 26, 2016 Галинка
Из тумана Облако, образующееся в момент преодоления самолетом звукового барьера, вызвано резким падением давления за счет так называемой сингулярности Прандтля-Лауэрта. При соответствующей влажности воздуха в зоне низкого давления создаются условия для конденсации паров воды в мельчайшие капельки, напоминающие туман
Следы в небе Выхлоп реактивного двигателя содержит большое количество паров воды, возникающих при сгорании углеводородного топлива. На большой высоте в холодном окружающем воздухе пары воды конденсируются, образуя белый инверсный след
12 ноября 2001 года борт 587 — самолет American Airlines, следовавший из Нью-Йорка в Доминиканскую Республику, буквально развалился в воздухе почти сразу же после взлета в международном аэропорту JFK. Поскольку эта, вторая по количеству жертв, авиакатастрофа в истории американской авиации произошла вскоре после 11 сентября, сразу же возникло предположение о теракте. Но проведенное расследование показало, что причина была более прозаической: самолет попал в спутный след — зону турбулентности, созданную другим самолетом (в данном случае это был Boeing 747 Japan Airlines, пролетевший этим же воздушным коридором незадолго до борта 587). И хотя след этот был невидим, именно он привел к потере управления и в конечном итоге — к трагедии.
Выдыхая облака
Впрочем, иногда следы становятся видимыми. Белый след пролетевшего самолета хорошо выделяется в ясный солнечный день на фоне голубого неба. Этот след называется инверсионным и состоит из того же вещества, что и облака — мельчайших капелек воды. Причина его возникновения очень проста: нагретый водяной пар, образующийся при сгорании топлива, выбрасывается в атмосферу (температура которой, например, на высоте 10 км достигает 50оС), быстро остывает и конденсируется, образуя маленькие капельки воды. Правда, такой след образуется не всегда — на различных высотах атмосфера имеет различную температуру и влажность, и вероятность образования инверсионного следа зависит от этих параметров. Чтобы понять механизм инверсии, вовсе не нужно ехать на аэродром: пар изо рта, выдыхаемый человеком, и клубы пара из выхлопных труб автомашин в сильный мороз имеют ту же природу (их образование тоже зависит от температуры и влажности окружающего воздуха).
Кстати, по мнению некоторых экспертов, инверсионный след может демаскировать военные самолеты. Это наиболее важно для высотных бомбардировщиков и разведчиков, благодаря технологии Stealth «невидимых» для радиолокаторов, а также для истребителей в ближнем воздушном бою, когда обнаружение противника происходит в основном визуально. Правда, бороться с его образованием практически невозможно. Во время полета за счет особого профиля крыла скорость потоков воздуха над и под крылом получается различной (сверху выше, чем снизу). Согласно принципу Бернулли в этом случае давление на верхней поверхности крыла меньше, чем на нижней (их разница как раз и формирует подъемную силу). Из-за разницы давлений воздух перетекает через законцовку крыла, и за самолетом образуется две вихревых воронки, похожих на горизонтальные торнадо. Такие вихри имеют диаметр до 15 м, скорость потоков воздуха внутри них — до 50 м/с, они живут несколько минут и, пока не затухнут, могут быть реально опасны для самолетов, следующих этим же коридором. При взаимодействии вихревого и инверсионного следов последний начинает расплываться, что иногда приводит к весьма причудливым «завитушкам» и даже переплетениям двух следов (от двух двигателей).
В отрыв
Конденсация паров воды, «выдыхаемых» двигателями, — не единственная причина инверсионного следа, он может образоваться даже за планером, не имеющим двигателей. На авиашоу часто можно видеть, как во время показательных выступлений истребители буквально на глазах у зрителей окутываются туманом! Магия? Вовсе нет. Причина этому — отрывные течения, вихревые области пониженного давления, образующиеся на верхней поверхности крыла в определенных режимах полета (например, при выходе на большие углы атаки). Внутри этих областей за счет быстрого падения давления понижается температура и возникают условия для конденсации водяных паров, находящихся в воздухе. И хотя все это похоже на магию, на самом деле, как видите, ничего таинственного в таком тумане нет.
