Защо самолетът оставя следа? 23 юни 2017 г

Разбира се, често в небето виждате тази следа да не е толкова "мощна", но има някои точки за нея, които може да не знаете.

Проверете себе си...

Често вдигайки глави към небето, виждаме на него бяла ивицаот летящ самолет. Следата, която оставя след себе си, се нарича кондензация. Между другото, ние често го наричаме contrail, но в Уикипедия срещу "contrail" има бележка "остаряло име". Затова ще използваме термина "кондензация". Освен това това име е "говорещо" - точно в това име се крие отговорът на въпроса какво е то.

По правило изгорелите газове са пряката причина за следата. реактивни двигатели. Те включват водна пара, въглероден диоксид, азотни оксиди, въглеводороди, сажди и серни съединения. От тях само водните пари и сярата са отговорни за появата на обратния след. Сярата служи за образуване на кондензационни точки, докато самият обратен път може да се образува както от водна пара, която е част от отработените газове, така и от пара, която е част от пренаситената атмосфера.

Попадайки в студения въздух (а на височината, на която обикновено летят самолетите, температурата е около -40 градуса), парата кондензира около частиците от изгорялото гориво и се получават малки капчици като мъгла, които образуват ивица в небе. Можем да кажем, че се оказва един вид изкуствен дълъг облак. С течение на времето той ще се разсее или ще стане част от перестите облаци.

Защо тази следа не винаги се вижда?

Ако при такава влажност температурата на околната среда е под точката на оросяване, тогава влагата образува бели кондензационни следи зад двигателите. На ниска надморска височина те се състоят от водни капки, които обикновено се изпаряват бързо и следата изчезва. Но когато самолетът тръгне към голяма надморска височина, където температурата на въздуха е под -40 ° C, парата веднага кондензира в ледени кристали, които се изпаряват много по-бавно.

Между другото, обратните следи на самолетите могат да повлияят на климата на Земята. Ако погледнете Земята от сателит, можете да видите, че в онези райони, където често летят самолети, цялото небе е покрито с техните следи. Някои учени смятат, че това е добре - следите увеличават отразяващите свойства на атмосферата, като по този начин предотвратяват слънчеви лъчидостигат повърхността на земята. По този начин можете да намалите температурата земна атмосфераи предотвратяване глобално затопляне. Други смятат, че това е лошо - перестите облаци, възникващи от кондензационната следа, пречат на атмосферата да се охлади, като по този начин я карат да се затопли. Кой е прав и кой крив, времето ще покаже.

Искате ли да спрете да оставяте следа?

В зависимост от атмосферните условия и скоростта на вятъра обратната следа може да остане в небето до 24 часа и да бъде дълга до 150 км. Учени от университета в Рединг (Великобритания) решиха да разберат как да накарат самолетите да летят без следа, като същевременно поддържат рентабилността на транспорта.

„Може да изглежда, че самолетът трябва да направи значително отклонение, за да избегне обратната следа. Но поради кривината на Земята, трябва само малко да увеличите разстоянието, за да избегнете наистина дълги пътеки“, казва Ема Ъруин, автор на изследването, публикувано в списание Environmental Research Letters.

Техните изчисления показват, че за малки самолети за къси разстояния, отклонение от наситени с влага зони, дори 10 пъти дължината на самата обратна следа, може да намали Отрицателно влияниевърху климата.

„За големи самолети, които хвърлят повече въглероден двуокисна километър, три пъти отклонението има смисъл“, казва Ъруин. В изследването си учените оценяват въздействието върху климата на самолетите, летящи на същата надморска височина.

Например, самолет, летящ от Лондон до Ню Йорк, може да се отклони само с два градуса, за да избегне дълга следа, което добавя 22 км към пътя му или 0,4% от общото разстояние.

В момента учените участват в проект, чиято цел е да оцени възможността за препроектиране на съществуващите трансатлантически маршрути, за да се вземе предвид въздействието на авиацията върху климата. Прилагането на предложенията на климатолозите означава в бъдеще да се сблъскаме с проблеми в областта на икономиката и безопасността на въздушния транспорт, признават експертите. „Контрольорите трябва да оценят дали тези пренасочвания от полет към полет са осъществими и безопасни, а прогнозистите трябва да разберат дали могат надеждно да предскажат къде и кога могат да се образуват обратни облаци“, каза Ъруин.

Самолет, летящ в небето, е красива гледка. Особено когато оставя след себе си диря, която може да се простира в небето. С течение на времето тази следа изчезва, тя се носи от ветровете, които властват в небето. Може да бъде дълъг или кратък, а понякога самолетът изобщо не го напуска. С какво са свързани тези явления, защо следата понякога остава, а понякога не и в какво се състои?

Много любознателни хора си задават тези въпроси. За да разберете всички нюанси, е необходимо преди всичко да разберете от какво се състои тази следа.

Без дим от горящо гориво

Някои може да възразят, че тази следа не е нищо повече от дим, който остава при изгаряне на гориво, по аналогия с автомобилните изгорели газове. Самолетните турбини са много по-мощни от автомобилните двигатели, поради което генерират толкова много дим. Но този отговор ще бъде фундаментално погрешен, напълно неграмотен.

Авиационните двигатели отделят газове, останали от изгарянето на авиационен керосин, но отработените газове на самолета са прозрачни. В крайна сметка нито един самолет в добро състояние не пуши на пистата, по време на излитане или кацане. Ако беше изгорели газове, веднага щеше да стане ясно и нямаше да има какво да се диша на летището. Но има някои неща, които двигателите изхвърлят.

Свързани материали:

Защо самолетът е най-безопасният вид транспорт?

Наред с други елементи на газо-въздушната смес на отработените газове се отделя и вода - в парообразно състояние. Ако самолетът е на ниска надморска височина, това обикновено не се вижда. В ситуация, в която самолетът се е издигнал високо, водата веднага кристализира, образувайки бели облаци, които се простират зад всяка турбина. Това е ключът към пътеката, която се простира зад самолетите.

Защо следата не винаги се вижда?

Колкото по-ниска е температурата зад борда, толкова по-бързо и по-пълно протича процесът на кристализация на водата, отделяна от двигателите. Ако самолетът лети ниско, не става дума за по-ниски температури, следата не се вижда или е едва забележима. Струва си да се помни, че колкото по-високо се издига крилата кола, толкова по-ниски падат температурите. Във високите слоеве индикаторът може да се появи в района на -40 градуса и е съвсем естествено влагата тук да замръзне моментално и напълно, образувайки гъста следа. При такива температури дори дъхът на човек замръзва - струва си да си припомним, че само преди 50-60 години на пилотите бяха дадени палта от овча кожа и топли дрехи за полети по всяко време на годината, за да не замръзнат в пилотските кабини.

Защо самолетът оставя следа?

Понякога в небето се виждат дълги бели ивици, като много тесни облаци. Тези ивици са изтъкани в причудливи шарки, втурват се нагоре и след това внезапно неочаквано се прекъсват. Всеки от нас знае, че това е следа от самолет, реещ се високо в небето. Отивайки например с такси до летището, можем да наблюдаваме колко самолета излитат и кацат, но защо ниско летящ самолет не оставя следа от себе си, а самолет, който се е издигнал толкова високо, че не се вижда всичко започва да оставя следи?

Следа от самолет - така наречената обратна следа (contrail) - видима следа от кондензирана водна пара, която се появява в атмосферата зад движещ се самолет, когато определени състоянияатмосфера. Явлението се наблюдава най-често в горните слоеве на тропосферата, много по-рядко в тропопаузата и стратосферата. AT отделни случаиможе да се наблюдава и върху голяма надморска височина.

Следите от конденз са отделна групаоблаци – създадени от човека, или изкуствени облаци – Ci trac. (Cirrus tractus, cirrus - перест, tractus - следа).

Следата получи името си от процеса на кондензация, който води до нейната поява. Кондензация възниква само при такива условия, когато количеството водна пара надвишава количеството, което е необходимо за насищане. Тези условия се определят от точката на оросяване - температурата, при която водните пари, съдържащи се във въздуха, достигат насищане при дадена специфична влажност и постоянно налягане. Степента на насищане се характеризира с относителна влажност - процентколичеството водна пара, съдържаща се във въздуха, до необходимото количество за насищане (при същата температура). В допълнение към тези условия е необходимо и наличието на кондензационни центрове. При температури до -30 ... -40 ° C водната пара преминава в течната фаза по време на кондензация, при температури под -30 ... -40 ° C водната пара незабавно се превръща в ледени кристали, заобикаляйки течната фаза. Също важна роляпроцесът на изпаряване играе роля в образуването на следата, което води до нейното изчезване.

Има две основни причини за условията за кондензация и появата на следа: Първата е повишаване на влажността на въздуха, когато водните пари, съдържащи се в отработените газове на двигателя на самолета в резултат на изгаряне на гориво, се добавят към атмосферните водни пари. Това повишава точката на оросяване в ограничения обем въздух (зад двигателите). Ако точката на оросяване стане по-висока от температурата на околната среда, тогава с охлаждането на отработените газове излишната водна пара кондензира. Количеството водни пари, отделяни от двигателя, зависи от неговата мощност и режим на работа, тоест от разхода на гориво. Втората причина е намаляването на налягането и температурата на въздуха над крилото и вътре във вихрите, които възникват по време на обтичане различни частисамолет. Най-интензивните вихри се образуват в краищата на крилата и разширените клапи, както и в краищата на лопатките на витлото. Ако температурата падне под точката на оросяване, излишната атмосферна водна пара кондензира в областта над крилото и вътре във вихрите. Степента на намаляване на налягането и температурата зависи от такива параметри като масата на самолета, коефициентът на повдигане, големината на индуктивното съпротивление и т.н. Често има следи, образувани в резултат на комбинация от тези две причини. Образуването на кондензационна следа се улеснява и от кондензационни центрове под формата на частици от неизгоряло или ненапълно изгоряло (сажди) гориво. Заедно с кондензацията протича и обратният процес - изпарение: частиците кондензирана водна пара се изпаряват и следата изчезва с времето. Скоростта на изпарение се влияе от влажността на околния въздух и агрегатно състояниеследи от частици. Колкото по-сух е въздухът, толкова по-бързо се изпарява. Напротив, изпарението не се случва, когато водната пара е в състояние на насищане. Кондензираната водна пара при температура на въздуха от -30 ... -40 ° C частично, а при температура под -40 ° C напълно се превръща в кристали, изпарението на ледените кристали става много по-бавно от водните капки.

По този начин възможността за поява и времето на съществуване на следата, както и нейната форма, зависят от влажността и температурата. атмосферен въздух(с друг равни условия). При ниска влажност и относително висока температура може изобщо да няма следи, тъй като при такива условия водната пара не достига състояние на пренасищане. Колкото по-висока е влажността и по-ниска температурата, толкова повече водна пара кондензира, толкова по-бавно става изпарението, следователно следата е по-богата и по-дълга. А при относителна влажност близо до 100% и ниска температура кондензира най-голямото числоводна пара, високата влажност предотвратява изпарението на следи от частици, което води до образуването на обратни следи, които могат да съществуват дълго време, често се превръщат в перести или перести облаци. Тъй като водната пара в атмосферата е неравномерно разпределена, това е причината за същия "неравномерен" отпечатък.

Противоположните следи се образуват не само на големи височини на полета (оттук и едно от погрешните имена - "следа на голяма височина"). На леденото летище Полярна станция"Скот Амундсен" (височина 2830 м над морското равнище), при определени условия (температура на въздуха минус 50 градуса и по-ниски), тази следа се формира вече при излитане или кацане, както и зад турбовитлови самолети (C-130 "Херкулес" от " Snow Wing“ на ВВС на САЩ), което прави излишно обсъждането на още едно погрешно наименование – „следа на реактивен самолет“.

Следите от кондензация все още са демаскиращ фактор за дейността военна авиация, поради което вероятността за тяхното възникване се изчислява от авиационните метеоролози по подходящите методи и се издават препоръки към екипажите. Промяната на височината на полета в определени граници ви позволява да избегнете или напълно да премахнете нежелания ефект от този фактор.

Има и антипод (противоположност) на следата - "обратна", "отрицателна" (много редки имена) следа, образувана от разпръскването на облачни елементи (ледени кристали) в следата при определени условия. Напомня "обръщане на цветовете" в графичните редактори компютърни програми, кога синьо небее облак, а самата пътека е чисто синьо пространство. Ясно се наблюдава в слоести или купести облаци с незначителна вертикална дебелина и липса на други (по-високи за наблюдател от Земята) облачни слоеве, маскиращи синия фон на горната атмосфера. Наблюдава се поне толкова често, колкото и обратните следи, но поради споменатата специфика е по-малко вероятно да се очаква и по-малко илюстрирано в публикации за облаци и материали от любители на наблюдението на тези явления.

Следата не трябва да се бърка със следата. Следата е нарушена област от въздух, която винаги се образува зад движещ се самолет. Въпреки това, кондензационната следа, взаимодействайки със следата, разкрива релефно вихровата структура на смутения въздух.

Според климатолозите обратните следи влияят на климата, намалявайки температурата поради факта, че се израждат в перести облаци, като по този начин увеличават албедото на Земята.

По материали:

 Отговор:
Отговорът е очевиден - по същата причина, поради която се появява мъгла или скреж при дишане на студ. Въглеводородното гориво се изгаря в самолетни турбини, а един от продуктите на горенето е водата, по-точно нейната пара, нагрята до висока температура. Горещата водна пара, излитаща от дюзата на турбината, веднага започва да се кондензира, образувайки нишковиден облак, състоящ се от малки водни капчици или ледени кристали, тъй като температурата на такава височина е по-ниска −40 °С. Понякога въздухът на височина е пренаситен с влага, която не може да кондензира само поради липсата на така наречените кондензационни ядра − най-малките частицикато прах. В такива случаи прелитащият самолет, оставяйки след себе си частици сажди - продукт от непълното изгаряне на горивото, предизвиква кондензация на пренаситени атмосферни пари. Следователно по интензитета на бялата следа от летящ самолет може да се съди за влажността на въздуха в горните слоеве на тропосферата, а оттам и за предстоящото време. Бързо изчезваща или едва забележима следа показва, че въздухът на надморската височина е сух и времето ще бъде безоблачно. Какво ако бял отпечатъксе простира по небето, тогава трябва да изчакаме времето да се влоши.
На снимки, направени от спътници, Земята на много места е покрита с плътна бяла мрежа от следи от прелитащи самолети (снимка от сайта fiz.1september.ru).

Беше показано, че в някои случаи следите от летящ самолет се превръщат в облаци с площ от 4000 преди 40000 квадратни километри, влияещи върху климата. Ето защо, например, спирането на полетите над САЩ за три дни след трагедията от 11 септември 2001 г. рязко увеличи прозрачността на атмосферата и в резултат на това разликата между средните дневни и нощни температури се увеличи с 1 °C. Така белите следи от самолети служат като един от факторите за глобалното "затъмнение" на планетата, противодействайки на нейното глобално затопляне.

Голям брой различни списания, които се занимават с подбор и анализ на информация, свързана с постиженията и проблемите на авиацията, често фокусират читателите върху материалните аспекти на работата и структурата на модернизирани устройства, като самолети, ракети, хеликоптери и други. самолети. Често всички явления, които се случват с вътрешните и външна структура превозно средствопо време на полета. Обикновено обратната следа отразява това. Много хора гледат красиви самолети, които оставят равна линия по време на полет.

Концепцията на това явление

Следата се образува в тропопаузата. Външният му вид се влияе от водните пари, които претърпяват засилена кондензация. Те присъстват в продуктите на горенето, тъй като въглеводородното гориво се изразходва равномерно по време на горенето. След излизане навън и достатъчно охлаждане се забелязва ярка обратна следа от самолет или друг самолет във въздуха.

Има специални въздушни шоута, които е препоръчително да се провеждат само при слънчево време. Тези събития се организират на летища, които имат статут на най-големите в света. По това време голям брой зрители ентусиазирано наблюдават движението на много самолети, правейки интересни маневри във въздуха. У дома отличителен белегтакива дейности оставят ярка следа от всяко превозно средство. Често се прави така, че всеки самолет да има свой собствен цвят на опашката, което помага да се получи най-забележителният и запомнящ се ефект.

За разлика от самолетите, ракетите постоянно оставят след себе си масивни, дори често страховити следи, които не само изглеждат големи, но и имат наситен цвят. Издават се от бойни самолети. Тази процедура може да се наблюдава не само когато отивате на специални събития, но и когато сте на улицата или включвате телевизора на канала, който ви интересува. Така че можете да видите обратната следа.

Вихър на върха на крилото

Трябва да се помни, че самолетът в полет оставя след себе си ограничена и доста широка зона от атмосферата, която се смущава, нейният състав се променя за дълго време. Това явление често се нарича заплетена следа. Обикновено се появява под действието, тъй като по време на работа те постоянно взаимодействат с околната среда. В този процес участват и крайните завихряния на крилата на самолета.

При значително сравнение отрицателно въздействиена околен свят, тогава предимството винаги се дава на върховите вихри на крилата. Има много символизаплетени следи, но най-често те са рисувани специални схемив подобие на лист с необичайни ръбове, чиито краища са напълно усукани, тоест могат да бъдат сравнени с вихри.

Процес на усукване: научно разсъждение

Процесът на усукване може лесно да се обясни научно. Има ясна разлика в налягането между двете страни на крилата на самолета, тоест върху горната и долната им повърхност. Въздухът постепенно се преразпределя от долната повърхност, тъй като има най-високо налягане, към горната, за да остане в зоната с най-ниско налягане.

Това преразпределение става през върха на всяко крило, което създава мощни и много забележими вихри. Силата на разликата в налягането има значение, тъй като тя зависи от нея.Именно тази стойност има силно влияниена крилото. Колкото по-силен е този ефект, толкова по-мощни и релефни вихри се образуват.

Различни марки самолети, които осигуряват вихър на върха на крилото

Скоростта на въздушните потоци понякога се променя, но приблизително може да се определи, че ако диаметърът на вихровия след е около 8-15 m, трябва да говорим за стойност от 150 km / h. Вихърът на върха може да се образува по различни начини. Този процес зависи от марката, конфигурацията на самолета. Мощните изтребители Mirage 2000 и F-16C заслужават внимание, ако заемат позиция, когато летят под висок ъгъл на атака.

Процесът на появата на крайния вихър

Крайният вихър се визуализира благодарение на специален генератор за проследяване, отговорен за правилното представяне на димната следа. Действието на този елемент се дължи на промяна в състоянието на атмосферата, която продължава доста дълго време. дълго време. След това периферната скорост на движение постепенно намалява, тоест зрителният обект се губи и изчезва.

Под влияние на времето периферната скорост на вихъра намалява, поради което визуалният образ променя формата си до пълното му разтваряне. Възприеманата интензивност на вихъра може да продължи до около две минути, след като самолетът е преминал определено място. Такъв вихър има способността да повлияе значително на режима на полет на самолет, който е влязъл в атмосфера, нарушена от действието на двигателя на предишното превозно средство.

Дългосрочно наблюдение на вихъра на върха

Когато вихрите взаимодействат помежду си, те бавно се спускат и се разминават, тоест осезаема промяна в атмосферата изчезва. Следата на самолета е отличен обект за наблюдение на неговите трансформации. След около 30 - 40 секунди започва да променя формата си, тъй като е силно повлиян от вихрушка, която постепенно се развива. При пресичането на двата инверсионни и вихрови слоя се създават странни форми, които могат да бъдат изчислени предварително, тъй като различни модели действат върху процеса на тяхното формиране.

Броят на ивиците и височината на обратната следа се контролират от броя и местоположението на двигателите в системата. В същото време обратният след не само се носи във въздуха, но и постоянно се променя, създавайки интересни контури. Най-често се наблюдава усукване на този слой под въздействието на крайния вихър. Всички трансформации на слоя отразяват различни аеродинамични процеси, които винаги се образуват по време на полета.

Разделно-вихрови течения

Понякога пилотите са принудени да извършват различни атаки, които се извършват с голям ъгъл на наклон, който е повече от 20 градуса. В този случай характерът на потока около контурите на самолета се променя значително за известно време. Започват да се появяват разделителни зони, които са фиксирани главно в близост до горната повърхност на крилото и фюзелажа. В тях налягането е силно намалено, така че веднага започва концентрацията и увеличаването на атмосферната влага. Благодарение на този аспект е възможно да се наблюдава полета на самолет без използване на трасиращи устройства.

Условия за възникване на разделително-вихровия ефект

Ако ъгълът на атака е твърде голям, около самолета ще се образува значителен облачен ореол. Когато самолетът лети, този облак автоматично се превръща във вихрова следа от самолета. Обикновено при бомбардировачи близо до крилата се образуват зони за разделяне, поради което ясно се наблюдава появата на вихров сноп. Ето как изглежда контрейл, чиито снимки винаги са завладяващи.

Горещи следи от ракети

Понякога, когато се налага да се справяте с такива случаи, когато има поток на срив в зоната на газовъздушния тракт, разположен в електроцентраларакети. Изходящата газова струя е различна висока температура, следователно понякога влиза във въздухозаборника на самолета носител, което се случва, когато устройството е настроено на определени режими.

Става твърде неравномерна температура, тъй като е изложена на газове с повишена температура, което води до промяна на въздуха, влизащ в двигателя. Образува се пренапрежение на двигателя, т.е. възниква срив в системата. За да разкриете този процес, наблюдавайте основните горивни камери, тъй като въздушно течениеизложени надлъжни вибрации, преминавайки през пътя на двигателя, и след това се белязва от освобождаването на пламък от тези елементи. Ето как се появява обратен след от ракета.

Характеристики на контрейл по време на тестване

Често изстрелванията на ракетни оръжия се извършват в концепцията за тестване. Изключение прави бордовото оборудване, което служи за запис и съхраняване на информация. Често самолетът-фотограф се издава заедно с превозвача, докато се извършва процесът на заснемане, което ви позволява да заснемете цялото явление на камерата. Често можете да намерите такъв обратен след от ракетата "Бук".

Често се извършва при относително ниски скорости, за да се улови по-добре целият процес. В този случай често се образува пренапрежение на двигателя, тъй като горещите газове навлизат в ракетния двигател в струи, което деактивира неговия всмукване на въздух. Веднага се забелязва изхвърляне на пламък, което е типично при възникване на пренапрежение. Ето как се изразява FSX contrail.

Този инцидент кара двигателя да спре. Тези характеристики след проучването помогнаха за създаването цяла линия различни системи, чиито задачи включват навременна диагностика на пренапрежение, предприемане на мерки за отстраняването му, както и прехвърляне на двигателя в оптимален режим на работа с постоянно поддържане на оптималното му състояние. Ракетни оръжияв този случай той разширява обхвата, докато при всеки режим на работа на двигателя тези самолети са в състояние да покажат най-стабилното състояние.

във въздуха

Самолетът МиГ-29 беше тестван, който се състоеше от презареждане с гориво. По време на един от полетите е регистрирано изпускане на горивна течност в атмосферата, което е предшествано от разхерметизация на горивопровода. С помощта на фотографски самолет това необичайна ситуация. В същото време определена част от горивото попадна в двигателя, което почти веднага доведе до спирането му поради пренапрежение.

В допълнение към изхвърлянето на пламъка, което винаги се случва при пренапрежение на двигателя, имаше запалване на горивото, което премина през въздушния канал. След това пламъкът обхвана цялото гориво и излезе извън вътрешната конструкция, но почти мигновено беше издухан от настъпващия въздушен поток. Поради тази ситуация се появи необичайно явлениенаречена огнена топка. Този обратен "Бук" също е способен да предава.

Ярка следа от доизгаряне

Съвременните изтребители имат двигател, който е оборудван с регулируеми дюзи, класифицирани като свръхзвукови. Когато режимът на доизгаряне е активиран, налягането на изхода на дюзата е много по-високо от това на околната среда въздушни маси. Ако анализирате пространството на значително разстояние от дюзата, налягането постепенно се изравнява. Този аспект по време на движението на самолета води до повишено производство на газ, което води до образуването на ярък обратен след от самолета, който се появява, когато самолетът е в движение.