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“飞机拉烟”到底是怎么回事?
2020-03-23 11:01:55 4126
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    人们

    常常在晴朗的天空中看到喷气式飞机在高空飞行时,机身后边会出现一条或数条长长的“白烟”,人们习惯地称它为“飞机拉烟”。其实,这不是喷气式飞机喷出来的烟,而是飞机排出来的废气与周围环境空气混合后,水汽凝结而成的特殊云系,航空飞行界和航空气象学上称之为飞机尾迹,也就是人们俗称的“飞机拉烟”。

    1

    有哪些类型?

    按成因,飞机尾迹可分成

    废气尾迹

    空气动力尾迹

    对流性尾迹

    我们平常看到的“飞机拉烟”86%都是废气尾迹,废气尾迹又可分为废气凝结尾迹废气蒸发尾迹。其中,人们最常见的是废气凝结尾迹。


    2

    都是如何产生的


    废气凝结尾迹到底是怎么产生的呢?

    飞机飞行时消耗大量的燃料,所产生的水汽和部分热量随废气排出飞机体外,进入大气层,并与周围环境空气迅速混合而形成凝结尾迹。它的形成过程与人们常见的地面上的露水、霜和空中的云相似但却大有不同。飞机在高空飞行时排出的废气与环境空气相混,此混合气体的饱和程度取决于热量与水汽增量两者的净效应。当增湿效应占优势并超过某给定的临界值时,就会有凝结尾迹形成;当增热效应占优势时,则不会发生凝结现象,也就不会出现凝结尾迹。

    由于废气的增热与增湿效应是一定的,所以,此混合气体中究竟会不会出现凝结现象,将取决于环境空气自身的温度、湿度和大气压力。简而言之,环境空气温度高时是不利于凝结尾迹的形成的,根据研究数据表明:一般只有当环境温度相当低(通常在-40℃以下)时,才有可能出现飞机凝结尾迹。

    据研究资料表明,出现飞机尾迹时,空气温度多在-41℃~-60℃,约占出现飞机尾迹的86%,如果空中温度高于-40℃或低于-60℃,一般很少会出现飞机尾迹现象。


    蒸发尾迹又是怎么产生的呢?

    蒸发尾迹是飞机在高空很薄的云层中飞行的废气对环境空气的加热作用大于增湿作用,混合后的空气由于温度升高,相对湿度减小,结果原有的云层蒸发,在白色云层中形成一长条无云的蓝色缝隙,这便是蒸发尾迹。


    动力尾迹的产生过程

    产生空气动力尾迹的过程是:飞机在接近饱和的空气中飞行,螺旋桨和机翼的顶端附近空气绕过翼尖形成的螺旋状涡流所造成的,其实也就是翼尖涡流在特定情况下形成的小水珠。原理也很简单,飞机在飞行过程中,机翼下方的压力要大于上方的压力,在翼尖处形成翼尖涡流,涡流中心处空气气压降低,膨胀冷却,当遇到比较潮湿的天气,就会凝成小水珠,变成我们看到的飞机拉线。


    对流性尾迹的产生过程?

    对流尾迹是飞机喷出的废气与空气混合后发生的上升运动而形成的,往往在飞机后数百米以至上千米之外出现,比废气凝结尾迹宽、维持时间长些。




    飞机放油看似像拉烟?

    飞机放油看似拉烟,其实是在放油。飞机在起降时有一个最大着陆重量,一般飞机飞多远就加多少油,这样在降落时刚好满足降落条件。但是如果飞机在飞行过程中遇到突发事件需要提前返航或者迫降,而机内燃油还较多时,就要 进行空中放油。


    飞行表演彩色烟雾

    八一飞行表演队表演时飞出的彩色烟不叫尾迹云,而叫‘拉烟’。”南京航空航天大学飞行学院的专家介绍,战斗机必须要加装液体拉烟吊舱,将高沸点的液体拉烟剂注入吊舱,通过氮气加压的方式,将烟剂从拉烟喷嘴里“吹”出来,送入发动机喷出的高温燃气中,形成的蒸气遇冷后凝结成雾,就成为浓浓的彩烟。

    飞机拉烟一般使用的拉烟剂是硫酸酐。在中学化学中,我们知道三氧化硫遇水会形成雾状的硫酸;高浓度的盐酸会挥发产生白烟。硫酸酐装在飞机内的高压容器中,呈液体状态,当飞行员打开阀门时,硫酸酐从高压容器中喷出与空气中的水汽结合形成烟雾,如果再加上不同的配料,烟雾就可呈现出鲜艳的颜色。

    这种方法形成的烟雾虽然很好看,但对飞机表面有腐蚀作用,所以在设置喷嘴时,必须保证不使烟雾喷到机体上。还有一种简便方法:将柴油喷向喷气发动机的尾喷口,也可产生浓浓的白烟。



    3

    尾迹云的特点

    飞机尾迹云存在时间不会太长,通常很快消失,但在条件有利时,可以存在1小时以上,并能扩展成比较广的云层。飞机尾迹高度的季节变化不很明显,总的说来,冬半年出现的次数多于夏半年。尾迹层的厚度平均在1~2千米,下限高度冬季最低,夏季最高。在较厚的飞机凝结尾迹中,不同高度上形成的尾迹长度和浓度也是不一样的。通常在它的底部出现是长度较短而浓度较淡的尾迹,向上逐渐加长变浓,待达到一定高度后,再往上,又变成了断断续续色调浅淡的尾迹。

    存在时间:一般不会太长,通常很快消失。

    飞机尾迹出现的季节变化不很明显,总的说来,冬半年出现的次数多于夏半年。


    4

    产生什么影响

    军事用途

    飞机尾迹在军事上有着重要价值,自近代以来,历来为各国军事家所重视。飞机尾迹对飞行没有影响,但对航空兵战斗行动有一定的影响。喷气式作战飞机在合适的高度上飞行容易出现飞机尾迹。在航空作战中,飞机尾迹的出现很容易暴露飞机航迹和位置。通常飞机在执行军事任务时,为了不过早地暴露自己,就要根据天气预报,弄清飞机尾迹出现的高度层,避免进入能形成尾迹云的云层,才能达到隐蔽自己的目的。 相反,有时也利用飞机尾迹云来迷惑对方,使自己迅速逃离。


    改变了大气气候

    飞机尾迹云遗留下的晶体层会引起散射光。尽管目前尚未有足够的数据说明尾迹云遗留物的影响力,不过研究人员认为尾迹云可能真的改变了地球气候。尾迹云会消失,不过它会遗留下薄薄的晶体层。尽管天空看起来很干净,其实小颗粒仍逗留在那里,直到它们最终从大气层中掉落才算消失。在小颗粒停留在大气层期间,它们会以相同的方式分散太阳光。目前,朗的研究点仅设在美国的俄克拉荷马州,原因是那里的飞机较少,收集的数据也会更加可靠一些。


    改变了大气温度

    在北美和西欧这些航空事业发达的国家里,尾迹云对高云云量已经产生了直接影响。日前,《美国气象学会公报》消息,由喷气式飞机在天空中所遗留的凝结尾迹会影响地面温度,因为所产生的云迹能聚集成云。过去气象学家就怀疑过人工云会影响气候,但无法证实。

    美国发生“911”事件后,所有商业飞机全部停飞3天,滞留在地面,威斯康星大学专家收集了全美约4000个气象站记录的日最高和最低温度的范围,并与1977-2000年同期记录进行比较,发现“911”以后,白天的温度略高,而夜晚的温度略低,飞机滞留地面期间的最高最低温度范围要高出3度。研究人员推断,尾迹云像人造卷云,反射了太阳的热量。大量的尾迹云将会造成一种无意识人工影响天气的效果。所以无论飞行表演还是军事用途,都要善用尾迹云,绝不能滥用。




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