回覆列表
  • 1 # 兔哥哨位

    不能這麼定論,飛機出現所謂水汽渦流,也就是白色水汽化雲並非都出現在超音速飛機上,民航客機也會出現,並且通常是在起飛降落、大迎角狀態下容易產生,還有一個條件就是空氣溼氣重的情況下很容易出現。超音速所產生的音爆雲和航展上飛機產生的水氣化雲是兩個不同的概念。航展上是不會允許音爆出現的,音爆具有很強的震盪破壞作用,因此,在航展上玩音爆是很危險的。

    音爆,是超音速飛行突破音障時產生的特殊現象,音爆出現會有音爆雲,簡單講是這樣的:音速一般取值1224公里/小時,超過這個數就叫做超音速飛行,用M(馬赫)數表示;飛機在空中飛行時,空氣起到了升力作用,例如,民航客機的推重比即便是發動機推力只有飛機空重的一半以下,客機照樣能飛起來,奧妙就是飛機的兩個大翅膀,依靠空氣動力學所產生的升力效應。這也說明空氣具有浮力性,也就是阻力,因此,飛機在突破音障的過程是這樣子的:飛機在空中飛行需要排開空氣,隨著飛機速度增高,很多來不及擴散的空氣被層層疊疊的堆積在機頭部位,形成一個阻力層,也就是激波,飛機要實現超音速,就必須衝破這堵牆;在說說音爆:聲音是以振盪波的形式存在,必須要有傳播介質,空氣就是聲音的傳播介質,因此,我們能聽到各種聲音。如果是真空,沒有空氣聲音就不能傳播,所以,在真空狀態下是聽不到聲音的。聲波有一個特點,越是密度大,傳播效果越好,例如,水、固體的聲波傳播效果比空氣好,因此,聲波喜歡扎堆,喜歡往密度大的地方跑。而飛機準備突破音障時,機頭前面的激波就是一個空氣被壓縮的地方,密度大,因此,飛機本身的聲音都堆積在這裡,這給音爆的產生提供了支援。當飛機卯足勁一下子把音障牆給捅破的瞬間,空氣發生急速擴散,而埋伏在空氣牆中的聲音也隨著空氣而快速擴散,這就是音爆。

    為了方便理解,我用大白話的方式闡述,還不明白?再簡單點,看看船頭的水流就清楚了,船越快,船頭的浪越是堆積,阻止船前進,船要想更快就必須克服這個阻力,於是快艇都把頭抬起來。水和空氣都是介質,只不過水的密度比空氣大800倍。再說說音爆雲:空氣中不但能傳播聲音,也是有各種物質組成的,氧氣、氮氣、灰塵、水分子等等,水分子存在空氣中,飛機突破音障牆時,這個音障牆裡水分子多,因為空氣被壓縮,出現激波或區域性激波,導致空氣中的水汽凝結成雲,這就是音障雲出現的原因(更詳細的我後面再講)。那麼,航展上飛機出現的是超音速形成的音爆雲嗎?音障雲有三個出現的形式:低亞聲速不規則凝結雲(學名為普朗特-格勞厄凝結雲),也就是說,並不是只有突破音障時才能出現這種凝結雲,低速度時也會出現,樣子是不規則的;二是高亞聲速錐形凝結雲,這個錐形並不尖銳,而是很蓬鬆;三是超聲速錐形凝結雲,也就是說,這種錐形的凝結雲,只有超音速錐形凝結雲才是飛機突破音障後產生的現象。由此可見,飛機出現凝結雲不一定就是突破音障才有,民航客機起飛,戰鬥機低亞音速飛行時也會有,不過,凝結雲出現,有一個必須的條件,必須是超音速、近超音速、或者是飛機區域性出現超音速才能形成凝結雲,例如,大迎角狀態時就會在機翼部位產生相對於空氣氣流的區域性超音速特徵。

    經過研究發現,當飛機速度接近超音速時,其區域性氣流的速度已經達到了音速,併產生了區域性激波,例如,民航飛機在起飛階段油門最大,雖然速度沒有達到音速,但在機翼襟翼、副翼開啟到獲得最大的升力狀態時佈局空氣氣流速度已經達到了超音速。戰鬥機在低海拔地區表演時,大迎角狀態下雖然速度沒有達到音速,但區域性速度也達到了超音速,接近超音速就會形成激波,此時,如果,空氣溼度、溫度適合就會出現凝結雲現象。所以,航展上的戰鬥機機翼背部出現白色凝結雲現象並不是超音速飛行時產生的音爆雲,而是亞音速飛行時區域性出現超音速氣流,形成了發散的凝結雲,而非錐形的音爆雲。

    凝結雲是怎麼產生的:我們知道了凝結雲現象是飛機超音速或者是區域性速度接近超音速才能產生,具體怎麼回事?這個問題爭論最大,有觀點認為,是水氣凝結,有觀點認為是水氣蒸發。水氣凝結的理由是飛機區域性(通常是機翼或者是翼尖)出現渦流,形成低氣壓,例如,大迎角狀態下機翼上部會由於空氣氣流被阻擋,形成一個低壓區。空氣流速與壓力成反比,即空氣流動得越快,空氣的壓力就越小,反之亦然。這個沒問題,飛機機翼就是下面平,上面有曲率,下機翼面壓強大,上翼面壓強小,力都是作用力與反作用力共生共存,因此,產生升力效應。飛機大迎角狀態時,機翼上部出現低壓區,氣壓降低,內能下降,溫度也會隨之下降,區域性低溫會明顯低於環境溫度,因此,會導致該區域的水蒸氣凝結,出現白霧現象。

    不過也有觀點認為,低氣壓溫度降低,沒錯,但是,氣壓低水的沸點也會降低,例如,平原燒開水100℃才開鍋,高原地區70℃就開了,甚至更低。因此,飛機大迎角狀態下機翼上部的低壓區是非常低的,遠比高原地區氣壓低,並且是瞬間失壓,所以,水分子的沸點會低於環境溫度,水分子被瞬間蒸發,變成水蒸氣,而水蒸氣瞬間脫離低壓渦流區,被凝結成小水滴,形成凝結雲。兩個觀點不同之處在於多了一個水氣化過程。

    不論那種觀點,有一點是明確的,就是要產生凝結雲現象必須要有一個特定條件:出現激波或區域性激波,這是第一個,二是大氣水汽含量足夠高和飛機附近的區域性溫度分佈足夠低,只有這樣才會出現凝結雲現象,而出現這種現象時,飛機速度並不一定達到或者是超過音速,只要區域性條件滿足就會出現。因此,題目所說的,航展時飛機出現的渦流雲並不是音爆雲。

  • 中秋節和大豐收的關聯?
  • 愛情真如大家想象中的那樣無堅不摧嗎?