Большое количество разнообразных журналов, которые занимаются подборкой и анализом информации, касающейся достижений и проблем авиации, часто акцентируют внимание читателей на материальные аспекты работы и строения модернизированных устройств, таких как самолеты, ракеты, вертолеты и остальные летательные аппараты. Часто также подвергаются анализу все явления, которые происходят с внутренней и внешней структурой транспортного средства во время совершения полета. Обычно инверсионный след это отражает. Многие люди наблюдают за красивыми самолетами, которые в полете оставляют за собой ровную полосу.
Концепция данного явления
Инверсионный след формируется в тропопаузе. На его появление влияют пары воды, которые подвергаются усиленной конденсации. Они присутствуют в продуктах сгорания, так как во время сгорания равномерно расходуется углеводородное топливо. После выхода наружу и достаточного охлаждения яркий инверсионный след от самолета или другого летального аппарата в воздухе становится заметным.
Есть специальные авиашоу, которые целесообразно проводить только в солнечную погоду. Данные мероприятия организуются на аэродромах, имеющих статус наиболее крупных в мире. В это время большое количество зрителей восторженно наблюдают за движением множества самолетов, совершающих интересные маневры в воздухе. Главной отличительной чертой таких мероприятий является оставление яркого шлейфа от каждого транспортного средства. Часто делают так, чтобы каждый самолет отличался собственным цветом шлейфа, что помогает получить наиболее яркий и запоминающийся эффект.
В отличие от самолетов, ракеты постоянно оставляют за собой массивные, даже часто грозные следы, которые выглядят не только масштабно, но и имеют насыщенный цвет. Они выпускаются из самолетов, имеющих боевое назначение. Данную процедуру можно наблюдать не только при походе на специальные мероприятия, но и находясь на улице или включив телевизор на интересующем канале. Так можно увидеть инверсионный след.
Конденсационный след, или (жарг.) «реактивный след», это видимый след из сконденсированного водяного пара, возникающий в атмосфере за движущимися летательными аппаратами при определённых состояниях атмосферы. Явление наблюдается наиболее часто в верхних слоях тропосферы, значительно реже — в тропопаузе и стратосфере. В отдельных случаях может наблюдаться и на небольших высотах. Своё название след получил от процесса конденсации, который приводит к его появлению. Конденсация происходит только при таких условиях, когда количество водяного пара превышает то количество, которое необходимо для насыщения. Эти условия определяются точкой росы – температурой, при которой водяной пар, содержащийся в воздухе, достигает насыщения при данной удельной влажности и постоянном давлении. Степень насыщения характеризуется относительной влажностью – процентным отношением количества водяного пара, содержащегося в воздухе, к количеству, которое требуется для насыщения (при одной и той же температуре). Кроме этих условий, необходимо еще и наличие центров конденсации. При температуре до −30… −40 °C водяной пар при конденсации переходит в жидкую фазу, при температуре ниже −30… −40 °C водяной пар превращается сразу в ледяные кристаллы, минуя жидкую фазу. Также важную роль в формировании следа играет процесс испарения, приводящий к его исчезновению. Существуют две основные причины возникновения условий для конденсации и появления следа:
- Первая — повышение влажности воздуха, когда к атмосферному водяному пару добавляется водяной пар, содержащийся в отработанных газах авиационного двигателя в результате сгорания топлива. Это повышает точку росы в ограниченном объеме воздуха (за двигателями). Если точка росы становится выше температуры окружающего воздуха, то по мере остывания отработанных газов избыточный водяной пар конденсируется. Количество водяного пара, выбрасываемого двигателем, зависит от его мощности и режима работы, то есть от расхода топлива.
- Вторая причина — понижение температуры воздуха в результате падения его давления над крылом и внутри вихрей, возникающих при обтекании различных частей самолета. Наиболее интенсивные вихри образуются на законцовках крыла и выпущенных закрылков, а также на концах лопастей воздушных винтов. Если при этом температура опускается ниже точки росы — избыток атмосферного водяного пара конденсируется в области над крылом и внутри вихрей. Степень понижения давления и температуры зависят от таких параметров, как масса летательного аппарата, коэффициент подъемной силы, величина индуктивного сопротивления и др. Часто наблюдаются следы, образованные в результате комбинации этих двух причин. Образованию конденсационного следа также способствуют центры конденсации в виде частиц не сгоревшего или не полностью сгоревшего (сажа) топлива. Наряду с конденсацией происходит и обратный процесс — испарение: частицы сконденсированного водяного пара испаряются, и след со временем исчезает. На скорость испарения влияют влажность окружающего след воздуха и агрегатное состояние частиц следа. Чем суше воздух, тем быстрее происходит испарение. Напротив — испарение не происходит в случае, когда водяной пар находится в состоянии насыщения. Сконденсированный водяной пар при температуре воздуха −30… −40 °C частично, а при температуре ниже −40 °C полностью превращается в кристаллы, испарение ледяных кристаллов происходит значительно медленнее, чем капель воды.
Таким образом, возможность появления и время существования конденсационного следа, равно как и его вид, зависят от влажности и температуры атмосферного воздуха (при прочих равных условиях). При низкой влажности и относительно высокой температуре след может отсутствовать вовсе, так как при таких условиях водяной пар не достигает состояния перенасыщения. Чем выше влажность и ниже температура, тем больше водяного пара конденсируется, тем медленнее происходит испарение, следовательно — след насыщеннее и длиннее. А при относительной влажности, близкой к 100 % и низкой температуре, конденсируется наибольшее количество водяного пара, высокая влажность препятствует испарению частиц следа, что и влечет образование конденсационных следов, которые могут существовать достаточно долго, нередко превращаясь в перистые или перисто-кучевые облака. Поскольку водяной пар в атмосфере распределен неравномерно, это является причиной такого же «неравномерного» следа. При полете ракет, если их двигатели производят достаточное количество водяного пара (например, кислородно-керосиновые), конденсационные следы могут возникать и в верхних слоях атмосферы, где естественного водяного пара уже недостаточно.
Концевой вихрь крыла
Следует помнить, что самолет в полете оставляет за собой ограниченную и достаточно широкую область атмосферы, которая становится возмущенной, ее состав на долгое время переменяется. Данное явление часто именуют спутанным следом. Обычно он появляется под действием реактивных двигателей, так как при работе они постоянно осуществляют взаимодействие с окружающей средой. Также в этом процессе принимают участие концевые вихри крыльев самолета.
Если сравнивать значительно негативное воздействие на окружающую среду, то первенство всегда отдается именно концевым вихрям крыльев. Есть множество условных обозначений спутанных следов, однако чаще всего они рисуются на специальных схемах в подобии листа с необычными краями, концы которых полностью скручены, то есть можно сравнить их с вихрями.
Процесс скручивания: научная аргументация
Процесс скручивания можно легко объяснить научным образом. Проявляется яркая разница давления между обеими сторонами крыльев самолета, то есть на их верхней и нижней поверхности. Воздух постепенно перераспределяется с нижней поверхности, так как на ней наблюдается наиболее повышенное давление, на верхнюю, чтобы оставаться в области с наименьшим давлением.
Данное перераспределение происходит через конец каждого крыла, из-за чего образуются мощные и очень заметные вихри. Имеет значение сила перепада давления, так как от него зависит подъемная сила. Именно это значение оказывает сильное влияние на крыло. Чем данное воздействие сильнее, тем более мощными и рельефными образуются вихри.
Прогноз погоды по линиям за самолетом
Оказывается, вид конденсационных полос на фоне неба помогает определить погоду на ближайшее время. Данная возможность обусловлена физической природой создания техногенной облачности.
Как уже известно из сказанного выше, четкие белые линии за воздушным судном образуются при высокой влажности. Если они едва заметны и быстро рассеиваются, то воздух на высоте сухой. Таким образом, в первом случае возможны туманы и выпадение осадков, во втором – солнечная погода, дни без дождей. Этим элементарным способом составления прогноза может легко воспользоваться каждый, даже ребенок, любящий заглядываться на пролетающие в небе крылатые машины.
Процесс появления концевого вихря
Концевой вихрь визуализируется благодаря специальному трассер-генератору, отвечающему за должное представление дымного следа. Действие данного элемента обусловлено изменением в состоянии атмосферы, что продолжается довольно длительное время. Затем окружная скорость движения постепенно затихает, то есть визуальный объект теряется и исчезает.
Под действием времени окружная скорость вихря затухает, из-за чего визуальная картинка меняет очертания до тех пор, пока полностью не растворится. Ощутимая интенсивность вихря может продолжаться примерно до двух минут после того, как самолет пролетел конкретное место. Такой вихрь имеет возможность значительно воздействовать на режим полета самолета, который попал в область атмосферы, возмущенной от действия двигателя предыдущего транспортного средства.
Длительное наблюдение за концевым вихрем
Когда вихри подвергаются взаимодействию между собой, они медленно опускаются и расходятся, то есть ощутимое изменение в атмосфере исчезает. Инверсионный след самолета представляет собой отличный объект для того, чтобы наблюдать за его превращениями. Примерно через 30 — 40 секунд он начинает изменять очертания, так как на него усиленно влияет вихрь, который постепенно развивается. Когда пересекаются и инверсионный, и вихревой слои, создаются причудливые формы, которые можно заранее просчитать, так как на процесс их образования действуют различные закономерности.
Количество полос и высота инверсионного следа регулируется количеством и расположением двигателей в системе. При этом инверсионный след не только парит в воздухе, но и постоянно видоизменяется, создавая интересные контуры. Чаще всего наблюдается скручивание данного слоя под воздействием концевого вихря. Все трансформации слоя отражают разнообразные аэродинамические процессы, которые всегда образуются при осуществлении полета.
Разбираемся в основах физики
Настоящую причину появления на небе полос за самолетом знают даже не все взрослые, из-за чего интересующийся таким явлением ребенок порой не может получить никаких ответов. Но достаточно вспомнить простые опыты со школьных уроков физики, чтобы понять механизмы возникновения такого эффекта на небе и легко разъяснить их своему ребенку. Хорошим примером для этого может послужить природа выпадения осадков.
Явление напрямую касается круговорота воды, а его основой можно назвать переход жидкости из ледяного твердого состояния в жидкообразное под действием повышенных температур воздуха. Если уровень тепла между объектами заметно различается, то уже растопленный лед начинает трансформироваться в пар, становясь газообразным. После перехода в это состояние вода вновь может стать жидкой.
Это и называется конденсацией, которую можно наблюдать при оседании пара на крышку, закрывающую кипящую жидкость внутри кастрюли, или запотевании зеркал и стекол в ванной после использования горячего душа. От таких частиц, которые попадают на другие объекты в виде конденсата, формируются видимые очертания пара.
Когда газообразная вода, испаряясь из горячей жидкости, попадает в атмосферу, она начинает постепенно смешиваться с ближайшими частицами воздуха, а ее температура медленно сравнивается с окружающей. Именно такое физическое явление объясняет причины, почему после самолета могут образовываться белые полосы – они представляют собой обычный пар.
Знаете ли Вы, что след самолета называется «конденсационным»?
ДаНет
Отрывно-вихревые течения
Иногда пилоты вынуждены выполнять различные атаки, которые осуществляются с большим углом наклона, составляющим более 20 градусов. В этом случае характер обтекания контуров самолета на время значительно меняется. Начинают появляться отрывные области, которые преимущественно фиксируются около верхней поверхности крыла и фюзеляжа. В них сильно понижается давление, поэтому сразу начинается концентрация и приумножение атмосферной влаги. Благодаря данному аспекту наблюдать за совершением полета самолета можно без использования трассеров.
Условия для появления отрывно-вихревого эффекта
Если угол атаки слишком большой, вокруг самолета образуется значительный по величине ореол из облака. Когда самолет пролетает, данное облако автоматически переходит в вихревой инверсионный след от самолета. Обычно у бомбардировщиков возле крыльев образовываются области отрыва, из-за чего отчетливо наблюдается появление вихревого жгута. Так выглядит инверсионный след, фото которого всегда завораживают.
him_1.jpg
«Химиотрассы» в небе
- Химиотрассы, создаваемые воздушными судами, наблюдаются на высотах от 8000 до 33000 футов (от 2438,4 до 10058,4 м). Обычно они образуются на высотах ниже 30000 футов (9144 м). Обычный выхлоп не может сформироваться на этой высоте. Поэтому наблюдение выхлопов ниже 30000 футов с большой вероятностью является химиотрассой.
- После пролёта самолётов на земле обнаруживают соли бария и алюминия, полимерные волокна, торий, карбид кремния или различные вещества органического происхождения, а у попавших под химиотрассу якобы ухудшается самочувствие.
Химиотрассы часто называют необычным конденсационным следом самолета. Попробуем разобраться, какой след от самолета является обычным.
Горячие следы ракет
Иногда при запуске ракет приходится сталкиваться с такими случаями, когда наблюдается срывное течение в области газо-воздушного тракта, находящегося в силовой установке ракеты. Газовая струя, отходящая от ракетного двигателя, отличается высокой температурой, поэтому иногда попадает в воздухозаборник самолета-носителя, что случается при постановке устройства на некоторые режимы.
Воздушный поток становится слишком неравномерным по температуре, так как подвергается воздействию газов повышенной температуры, из-за чего воздух, поступающий в двигатель, становится измененным. Образуется помпаж двигателя, то есть возникает срывное течение в системе. Чтобы выявить этот процесс, наблюдают за основными камерами сгорания, так как воздушный поток подвергается продольным колебаниям, проходя по тракту двигателя, а затем отмечается выбросом пламени из данных элементов. Так появляется инверсионный след от ракеты.
Особенности инверсионного следа при проведении испытаний
Часто пуски ракетного вооружения проводят в концепции осуществления испытаний. Исключением является бортовая аппаратура, которая служит для целей записывания и хранения информации. Часто самолет-фотограф выпускается вместе с носителем, при этом осуществляется процесс киносъемки, что позволяет зафиксировать все явление на камеру. Часто можно встретить такой инверсионный след от ракеты «Бук».
Часто пуск ракеты осуществляется на относительно небольших скоростях, чтобы лучше зафиксировать весь процесс. При этом нередко образуется помпаж двигателя, так как горячие газы струями попадают в ракетный двигатель, что выводит из строя его воздухозаборник. Сразу отмечается выброс пламени, что характерно при возникновении помпажа. Так выражается инверсионный след FSX.
Из-за этого происшествия двигатель останавливается. Данные особенности после исследования помогли создать целый ряд различных систем, в задачи которых входит своевременная диагностика помпажа, предпринятие мер по его ликвидации, а также перевод двигателя на оптимальный режим работы с постоянным поддержанием его оптимального состояния. Ракетное вооружение в этом случае расширяет сферу применения, при этом на каждом режиме работы двигателя данные летательные аппараты способны показывать наиболее стабильное состояние.
Гипотезы об источниках химиотрасс
- Основная версия: правительство использует самолеты (чаще всего пассажирские) для распыления аэрозольного вещества, которое может вызывать усталость и подавленность людей, а так же ряд разного рода заболеваний.
- Исследователь Том Донго из города Седона (шт. Аризона, США) занимается исследованием порталов и аномальной зоны, расположенной в 20 милях от Седоны, и придерживается альтернативной гипотезы использования химиотрасс. По гипотезе Тома и других исследований седонской аномалии, порталы могут являться проходами в иные измерения. А химиотрассы – это распыление некоего химического вещества для уничтожения порталов. Этой проблеме посвящена книга Тома «Пересекающиеся измерения».
- Американский исследователь Майк Блейр более категоричен в своих выводах относительно природы и назначения химиотрасс. В официальном докладе от 11 июня 2001 года, он четко называет основных виновников этого феномена и причины его возникновения. Основу химиотрасс составляют соли бария. Распыление этого химического вещества проходит в рамках военной программы испытания новейшей радарной системы (RFMP).
- Еще одна гипотеза возникновения химиотрасс связана с использованием солей бария, которые предназначены для управления погодой. Этот проект также известен как HAARP.
- Химиотрассы и выпадающая из них субстанция — результат работы двигателей НЛО какого-то особенного типа.
Огненный шар в воздухе
Проводились испытания самолета «МиГ-29», которые заключались в дозаправке топлива. При одном из полетов был зафиксирован выброс топливной жидкости в атмосферу, чему предшествовала разгерметизация топливного трубопровода. С помощью самолета-фотографа была зафиксированная данная необычная ситуация. При этом определенная часть топлива попала в двигатель, что практически моментально привело к его остановке из-за помпажа.
Кроме выброса пламени, что всегда случается при помпаже двигателя, произошло воспламенение топлива, которое шло по воздушному каналу. После этого пламя охватило все топливо и вышло за пределы внутренней конструкции, однако практически мгновенно было снесено встречным потоком воздуха. Из-за данной ситуации проявилось необычное явление, которое назвали огненным шаром. Данный инверсионный след «Бук» также способен передать.
Яркий след форсажа
Современные истребительные самолеты обладают двигателем, который оснащен регулируемыми соплами, классифицирующимися как сверхзвуковые. Когда подключается форсажный режим работы, давление на срезе сопла значительно выше, чем этот показатель у окружающих воздушных масс. Если анализировать пространство на значительном расстоянии от сопла, давление постепенно уравнивается. Данный аспект при движении самолета приводит к повышенной продукции газа, что и приводит к тому, что образуется яркий инверсионный след от самолета, появляющийся при движении летательного аппарата.
Влияние на климат планеты
Деятельность человека никогда не остается незаметной для окружающей среды, природы. Также и образование за летательными аппаратами шлейфа в воздухе имеет свои последствия. Вот только ученые пока не сошлись во мнении, положительное влияние оказывается на экологию, в целом, или отрицательное. Если посмотреть на насыщенные авиацией зоны из космоса, то всё пространство буквально исполосовано.
Как часто бывает, великие умы разделились на два фронта. Одни считают, что конденсационные следы отражают солнечное излучение и не дают ему проникать к земной поверхности, уберегая таким образом планету от вредных факторов и уменьшая риск глобального потепления. Другие ученые убеждены, что они наоборот еще больше провоцируют возникновение парникового эффекта, не давая нижним слоям атмосферы охлаждаться естественным образом.
