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再谈喷气式飞机的高空拉烟现象

发布时间:2019-10-09 21:12:55

  再谈喷气式飞机的高空“拉烟”现象

  前些天先后看了两个友发的帖子,讨论这个问题,但说的都不是很清楚也不是很准确,在跟贴中依然有很多友不明白,所以我想我还是有必要就这个问题认真地和大家说一说,希望我们大家能够共同进步! 喷气式飞机高空拉烟现象图: 516)this.width=516" border=0>516)this.width=516" border=0>  首先,我想通过分析,在一定程度上纠正并完善一下先前友帖子中的一些说法:   “这种现象产生的原因是由于喷气试飞机高速飞行,机尾后方的空气还来不急添满飞机刚刚飞行过的轨迹空间,所以这一步分空间形成了我们所说的真空,当然真空不是绝对的,只是这一部分的空气很稀薄,进而温度急速下降,当周围湿润的空气添进来时,其中的水分子凝结成雾状,从而形成了“云”,所以我们看到的拉线其实和天上的云彩是一样的。”   ——以上解释十分勉强,而且通常大多数情况下尾迹产生的形式很少出现诸如双发飞机产生宽幅达翼展宽度的尾迹的情况,在那种情况下情况勉强可以用“喷气式飞机高速飞行,机尾后方的空气还来不急添满飞机刚刚飞行过的轨迹空间,所以这一步分空间形成了我们所说的真空,当然真空不是绝对的,只是这一部分的空气很稀薄,进而温度急速下降,当周围湿润的空气添进来时,其中的水分子凝结成雾状”的这个说法来解释,但此解释中“空气很稀薄,进而温度急速下降”这一处有些说不通,好似缺乏理论依据——以现有飞机的外形和速度基本无法在空气这一流体中形成瞬时空腔,只会在机尾形成紊乱的涡旋气流。而“空气稀薄”了又何以造成温度的“急剧下降”?这段文字并没有给出使人信服的理论依据。   这里我所要说明的重点是:喷气式飞机通常往往在其喷气发动机后方形成水气冷凝尾迹,其最主要的原因则是喷气发动机喷口所排出的高温燃气内含的水蒸气(大气中或多或少都含有水份,飞机从发动机进气口吸入的空气经发动机压气机加压和在燃烧室燃烧后高速排出,其包含的水气亦温度很高)在飞机发动机后方和周围空气迅速进行热交换,温度急剧下降而在一定距离后凝结成雾状,形成航迹。喷气式飞机在高空飞行时这种现象是常见的,像我上面给出的美国空军E-3A预警机在高空由4台涡扇发动机所拉出的尾迹就是这种现象的典型。   当然,明白了喷气式飞机尾迹产生的原理,相应的我们也就知道了尾迹产生的条件:尾迹一般产生于高空飞行过程中,那是因为高空气温较低,水气极易遇冷凝结(且高空空气流动相对较弱,尾迹通常都能保持数分钟甚至近十分钟不消散);相应,如果在气温比较高的地方以及空气中水气含量很高或接近饱和的情况下(如低空、海平面上空、低空云层内或低空阴雨天气),则是不会产生尾迹的。   再说不同类型的发动机产生尾迹的情况。其实我们现在清楚了尾迹的水气冷凝原理,这也就容易理解了。

  涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机之所以会产生尾迹正是由于它们所产生的推力全部(涡喷发动机)或80%-90%(涡扇发动机,其吸入的一部分空气在经过涡轮风扇后直接由外涵道排出产生一小部分推力,而此部分空气没有经过燃烧室燃烧)来自于经过燃烧室燃烧后的高温燃气,所以燃气排出后遇冷形成明显的冷凝尾迹;而涡轮螺旋桨式发动机的推力主要来自于涡轮驱动的大直径螺旋桨搅动空气所产生的拉力,发动机后部高温燃气排出量较小,且排出后被前方螺旋桨吹动的大量气流迅速冷却、吹散,从而基本上不能形成明显的尾迹;而活塞式发动机的推力则全部来自螺旋桨旋转产生的拉力,虽然在其两侧或靠后部也有排气口,但因与涡轮发动机原理不同,排出的是气缸中的少量废气,其温度和排气量都与涡轮发动机不可比,所以活塞式发动机当然也不会产生尾迹。   以上所说的尾迹是喷气式飞机发动机自然产生的,它和飞行表演时飞机的拉烟是两码事。 飞行表演拉烟图: 516)this.width=516" border=0>516)this.width=516" border=0>  飞行表演时的拉烟是在飞机某部位(一般常在翼尖、机腹或者机尾)加装烟雾释放装置(发烟罐、喷嘴或小吊仓形式,发烟有时间限制),在飞机飞行表演时形成拉烟,从而达到较好的视觉欣赏效果。其产生的原理与喷气式飞机在高空的自然“拉烟”完全不同。

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