打开APP
userphoto
未登录

开通VIP,畅享免费电子书等14项超值服

开通VIP
神奇的“婚纱”——飞机上为何出现锥形云,此时一定在跨音速吗?

飞机、火箭等航空器在大气层中高速飞行的景象无疑是壮观的,充满了速度、力量和雄壮感。

尤其在某些环境下,飞机和火箭身上会出现一团洁白的锥形云。就像给它们披上了洁白的“婚纱”,看起来如梦如幻,让人大呼过瘾。

▲锥形音障云

通常,人们称这种漂亮的锥形云雾称为“音爆云”或“音障云”,认为这是飞行器在跨越音速时所产生的特有现象。

▲火箭头部的音障云

但事实并不是这样的。其实音障云只是众多凝结云中的一种,在合适的温度、湿度和压强条件下,即使飞行器没有达到音速,或超过音速飞行,也一样能产生漂亮的凝结云。

如B-52和B-2这种又大又重的轰炸机,并不能超音速飞行,但有时机身上也会出现白色云雾。

▲B-52身上的云雾

此外,当飞机做大迎角机动或突然加速时,在空气湿润的环境中,机身上表面也会产生白色云雾,这是另一种由涡流和压力突降导致的水蒸气凝结现象。

各种各样的凝结云都是局部环境压力降低、温度降低,导致空气中的水蒸气饱和凝结形成的。和天空中的云朵道理差不多。

▲B-2身上的云团

所以飞行器要想穿婚纱,首先就要选择湿度较大的空气环境,并营造出压力降低、温度降低的必要条件。

当然像以下这种凝结云,地球科技解释不了,只有天顶星技术或者PS高手才能实现了。

一、普朗特-格劳厄脱凝结云。

音爆云”或“音障云”,学名叫普朗特-格劳厄脱凝结云。

当飞机在空气中飞行时,每前进一步都会对周边空气分子产生扰动。空气分子本来在那里安静地晒太阳,突然就被飞机撞了一下腰。巨大的能量传来,空气分子的平衡状态立马被打破,开始振荡起来,整个空气也被压缩。

▲介质的压缩-膨胀与声波

压缩后的空气马上想膨胀,再挤压身后的空气,于是能量随着空气不断的压缩-膨胀波动传到远方,传播速度为当地的音速。声音在空气中也是这样通过纵向波传到远方的,形成声波。

当飞机速度小于音速时,空气的压缩-膨胀波动很快传到远方,不会积累。飞机前方都是没有被压缩的普通空气,压力、温度不发生变化 ,自然不会形成凝结云。

当飞机速度等于音速时,飞机与纵向波同时运动。第一团被压缩的空气刚想膨胀做功,飞机已经将下一团空气压缩。

▲激波形成

于是机身迎风面区域的压缩空气越来越密集,密度越来越大,阻力也越来越大。多个弱扰动不断累加,到某一时刻就变成强扰动,形成激波。激波是超音速飞行时的典型特征。

激波的厚度很小,激波面前的空气因为压缩得厉害,所以物理性质发生剧烈变化,温度、压强、密度都突然升高,流速降低。经过激波面后,空气压强和温度都迅速降低,其中蕴含的水蒸气达到饱和状态,便凝结成小水滴,形成白色的凝结云。

▲机头机尾形成两道激波

这种云以飞机为轴心向四周散开,到稍远处空气逐渐恢复常态,凝结云也就成了圆锥状,几乎与机身垂直或稍向后倾斜。

二、涡流和突然加速导致的凝结云。

飞机突然急速机动或大迎角飞行时,机翼上表面的气流会发生分离,形成涡流。

▲大迎角飞行产生的白色云雾

涡流内部的压力很低、温度下降,水蒸气凝结成小水滴,在机身上表面形成白雾缭绕的景象。与音障云不同,涡流形成的云雾一般集中在飞机上表面,且比较分散,区别明显。和风漫谈原创,禁止抄袭。

还有飞机从富含水蒸气的高湿度环境中(如靠近海平面上空)突然加速掠过时,机身后部的空气压强猛然降低,大量的水蒸气也会凝结成小水滴。通常夏天空气湿度大,机身上的凝结云也会更壮观。

▲高湿度环境中的凝结云

总之,飞行器身上洁白的“婚纱”,只是温度、湿度和压强制造的局部云朵。飞机是否跨越音速并不是凝结云出现的必要条件,而只是其中的一种情况,不能以偏概全。

本站仅提供存储服务,所有内容均由用户发布,如发现有害或侵权内容,请点击举报
打开APP,阅读全文并永久保存 查看更多类似文章
猜你喜欢
类似文章
【热】打开小程序,算一算2024你的财运
飞机在突破音障时,为什么会在机尾形成一个圆锥型的云?
飞机或战机超过音速时产生的音障会产生多大的声音?
有音障也有光障!观察到的两个突破光障的现象,都是你熟悉的
战机突破音障时,为什么飞机周围出现一圈白雾一样的东西?
音爆是怎么形成的?
飞机出现音爆云 就已经进入音速了吗?
更多类似文章 >>
生活服务
热点新闻
分享 收藏 导长图 关注 下载文章
绑定账号成功
后续可登录账号畅享VIP特权!
如果VIP功能使用有故障,
可点击这里联系客服!

联系客服