Інверсійний слід, ефект Прандтля-Глоерта і видиме і невидиме
Отже ... Ми багато тут вже міркували про різні аеродинамічних процесах, про освіту сил, про рухах повітряних потоків. Так ось у мене раніше часто виникало питання щодо того, що непогано б все це як-небудь по наочніше вам побачити або хоча б виявити непрямі ознаки того, що відбувається ...
Наприклад, тягне тягач на важкому тросі велику машину. Трос натягнувся, як струна. Машина піддається, повзе ... Ось вона сила, в тросі натягнутому, відчувається здорово. А ось літак вагою під сорок тонн, круто задерши носа «попер» вгору. І де вона ця сила. У чому вона? Ні, ну ми-то з вами вже знаємо про підйомної силі при русі крила в повітрі. Вона, як то кажуть, і слона на висоту підніме (точніше вже кажучи багато слонів), але одна справа знати і зовсім інша справа бачити ...
Однак ми адже навіть найпростіше, рух повітря, побачити не можемо. Повітря - газ, і газ цей прозорий, цим все сказано. Але все ж природа злегка зглянулася над нами і дала нам невелику можливість поліпшити фінансове становище. А можливість ця в тому, щоб прозоре середовище зробити непрозорою або хоча б кольоровий. Говорячи розумним словом, візуалізувати.
Щодо кольору - це ми можемо зробити самі (правда не завжди і не скрізь, але можемо), наприклад використовувати дим (краще кольоровий). А щодо звичайної непрозорості, тут природа нам допомагає сама.
Саме непрозоре в атмосфері - це хмари, тобто волога, та яка конденсувалась з повітря. Ось цей самий процес конденсації і дозволяє нам, хоч і побічно, але все ж досить наочно побачити деякі процеси, що відбуваються при взаємодії літального апарату з повітряним середовищем.
Трохи про конденсації. Коли вона відбувається, тобто коли вода, що знаходиться в повітрі стає видно. Водяна пара може накопичуватися в повітрі до певного рівня, званого рівнем насичення. Це щось типу соляного розчину в банку з водою. Сіль в цій воді буде розчинятися тільки до певного рівня, а потім відбувається насичення і розчинення припиняється. У дитинстві не раз це пробував робити.
Рівень насичення атмосфери водяною парою визначається точкою роси. Це така температура повітря при якій водяна пара в ньому досягає стану насичення. Цьому стану (тобто цій точці роси) відповідає певний постійний тиск і певна вологість.
Коли атмосфера в якийсь її області досягає стану перенасичення, тобто пара стає занадто багато для даних умов, то відбувається конденсація в цій області. Тобто вода виділяється у вигляді дрібних крапельок (або відразу кристалів льоду, якщо навколишня температура дуже низька) і стає видно. Якраз те, що нам і треба.
Щоб це сталося, треба або підвищити кількість води в атмосфері, що означає збільшити вологість, або знизити температуру навколишнього повітря нижче точки роси. В обох випадках відбудеться виділення зайвого пара у вигляді сконденсировавшейся вологи і ми побачимо білий туман (або щось на зразок того).
Тобто, як вже зрозуміло, в атмосфері цей процес може мати місце, а може і ні. Все залежить від місцевих умов. Тобто для цього потрібна вологість не нижчу від визначеної величини, певна, відповідна їй температура і тиск. Але якщо всі ці умови відповідають один одному, ми можемо спостерігати іноді досить цікаві явленія.Однако про все по порядку.
Перше - це всім відомий інверсійний слід. Ця назва походить від метеорологічного терміна інверсія (переворот), точніше температурна інверсія, коли з ростом висоти місцева температура повітря не падає, а зростає (буває і таке). Таке явище може сприяти утворенню туману (або хмар), але для літакового сліду воно по суті своїй не підходить і вважається застарілим. Зараз вірніше говорити конденсаційний слід. Ну, правильно, суть адже тут саме в конденсації.
Інверсійний (конденсаційний) слід. Літак Fokker 100
У шлейфі газу виходить з авіаційних двигунів міститься достатня кількість вологи, що підвищує місцеву точку роси в повітрі безпосередньо за двигунами. І. якщо вона стає вище температури навколишнього повітря, то при охолодженні має місце конденсація. Її полегшує наявність так званих центрів конденсації, навколо яких з перенасиченого (нестійкого, можна сказати) повітря концентрується волога. Цими центрами стають частинки сажі або незгорілого палива, що вилітають з двигуна.
Літаки летять на різних висотах. Умови атмосфери різні, тому за одним інверсійний слід є, за іншим немає.
Якщо навколишня температура досить низька (нижче 30-40 ° С), то відбувається так звана сублімація. Тобто пару, минаючи рідку фазу, відразу перетворюється на кристалики льоду. Залежно від атмосферних умов і взаємодії зі спутной струменем, що тягнеться за літаком, інверсійний (конденсаційний) слід може набувати різних, часом досить химерні форми.
Однак це ж саме можна зробити і в повітрі. І при цьому отримати приголомшливо видовищні види. Справа в тому, що у багатьох військових літальних апаратів, особливо у важких бомбардувальників, транспортників, а також вертольотів присутні на борту так звані пасивні засоби захисту. Це, наприклад, помилкові теплові цілі (ЛТЦ).
Багато бойові ракети, здатні атакувати літальний апарат (як класу «земля-повітря», так і класу «повітря-повітря») мають інфрачервоними головками самонаведення. Тобто реагують на тепло. Найчастіше це буває тепло двигуна літального апарату. Так ось ЛТЦ володіють температурою значно більшою, ніж температура двигуна, і ракета при своєму русі відхиляється на цю помилкову мету, а літак (або вертоліт) залишається цілим.
Але це так, для загального ознайомлення. Головне тут в тому, що ЛТЦ відстрілюються у великій кількості, і кожна з них (представляючи собою мініатюрну ракету) залишає за собою димний слід. І, ось, безліч цих слідів, об'єднуючись і закручуючись у вихрових джгутах, візуалізують їх і створюють часом приголомшливі по красі картини. Одна з найбільш відомих - це «Димний ангел». Він вийшов при пострілі ЛТЦ транспортного літака Boeing C-17 Globemaster III.
Транспортник Boeing C-17 Globemaster III
"Димний ангел" у всій красі
Справедливості заради варто сказати, що і інші літальні апарати теж непогані художники
Робота ЛТЦ вертольота. Дим показує формування вихорів
