Конечно зачастую в небе вы видите этот след не настолько "мощный", но есть некоторые моменты о нем, которые вы могли не знать.

Проверьте себя...

Частенько подняв голову к небу мы видим на нем белую полосу от летящего самолета. След, который он оставляет за собой, называется конденсационным. К слову, у нас часто называют его инверсионным следом, но в Википедии напротив "инверсионного" стоит пометка "устаревшее название". Поэтому будем пользоваться термином "конденсационный". К тому же, это название "говорящее" - в самом этом названии заложен ответ на вопрос о том, что это такое.

Как правило, непосредственной причиной возникновения следа являются отработанные газы реактивных двигателей. В их состав входит водяной пар, углекислый газ, оксиды азота, углеводороды, копоть и соединения серы. Из этого только водяной пар и сера ответственны за появление инверсионного следа. Сера служит образованию точек конденсации, при этом сам инверсионный след может формироваться как из водяного пара, входящего в состав отработанных газов, так и из пара, входящего в состав пересыщенной атмосферы.

Попадая в холодный воздух (а на той высоте, на которой обычно летают самолеты, температура около -40 градусов), пар конденсируется вокруг частичек сжигаемого топлива и получаются мельчайшие капельки, вроде тумана, которые и образуют полосу на небе. Можно сказать, что получается этакое рукотворное длинное облако. Со временем оно рассеется или станет частью перистых облаков.

Почему этот след не всегда виден?

Если для такой влажности температура окружающего воздуха ниже точки росы, то влага образует за двигателями белые конденсационные следы. На малых высотах они состоят из капель воды, которые обычно быстро испаряются, и след исчезает. А вот когда самолет идет на большой высоте, где температура воздуха ниже –40 °С, пар сразу конденсируется в ледяные кристаллы, которые испаряются гораздо медленнее.

Кстати, конденсационные следы самолетов могут влиять на климат Земли. Если посмотреть на Землю со спутника, то можно увидеть, что в тех районах, где часто летают самолеты, все небо покрыто их следами. Одни ученые считают, что это хорошо - следы увеличивают отражательные свойства атмосферы, тем самым не давая солнечным лучам доходить до поверхности Земли. Так можно снизить температуру земной атмосферы и не допустить глобального потепления. Другие считают, что плохо - возникающие от конденсационного следа перистые облака препятствуют охлаждению атмосферы, тем самым вызывая ее потепление. Кто прав, а кто не прав, покажет время.

Хотят запретить оставлять след?

В зависимости от условий атмосферы и скорости ветра инверсионный след может оставаться в небе до 24 часов и иметь длину до 150 км. Ученые из Университета Рединга (Великобритания) решили выяснить, как заставить самолеты летать бесследно, сохранив при этом рентабельность перевозок.

«Может показаться, что самолету нужно делать немалый крюк, чтобы избежать инверсионного следа. Но из-за кривизны Земли вам требуется лишь немного увеличить расстояние, чтобы избежать действительно длинных следов», - говорит Эмма Ирвин, автор исследования, опубликованного в журнале Environmental Research Letters.

Их расчеты показали, что для небольших ближнемагистральных самолетов отклонение от насыщенных влагой областей, даже в 10 раз превышающее длину самого инверсионного следа, способно уменьшить негативное влияние на климат.

«Для больших самолетов, которые выбрасывают больше углекислого газа на километр, имеет смысл отклонение в три раза большее», - говорит Ирвин. В своем исследовании ученые оценили воздействие на климат, оказываемое лайнерами, летящими на одной и той же высоте.

К примеру, самолету, летящему из Лондона в Нью-Йорк, чтобы избежать образования длинного следа, достаточно отклониться на два градуса, что добавит к его пути 22 км, или 0,4% всего расстояния.

В настоящее время ученые вовлечены в работу над проектом, целью которого является оценка возможности перекройки существующих трансатлантических маршрутов с учетом воздействия авиации на климат. Реализовать предложения климатологов значит в будущем столкнуться с проблемами в области экономики и безопасности авиационных перевозок, признают эксперты. «Диспетчерские службы должны оценить, являются ли подобные перекройки маршрутов рейс от рейса осуществимыми и безопасными, а синоптики – понять, способны ли они надежно прогнозировать, где и когда могут образоваться инверсионные облака», - считает Ирвин.

Ясный погожий день в безоблачном небе часто можно наблюдать, как за самолетом, летящим на большой высоте, образуется длинный белый хвост, который понемногу расширяется вследствие турбулентности, а дальше размывается, хотя порой может достигать многокилометровой длины. Если самолет многомоторный, то оставляет за собой столько параллельных полосок, сколько установлено двигателей, и полоски те сливаются далеко не сразу. Авиаторы то именуют это явление инверсионный след, хотя на самом деле стоило 6ы говорить о конденсационном следе.

Тот, кто прочитал или хотя 6 бегло просмотрел предыдущие страницы, может удивиться: ну какая тут тайна? Просто в этом слое воздуха не хватает тех, ну как их там, ядер конденсации, а в выхлопе двигателя их, пожалуй, более чем достаточно, поэтому на них и происходит конденсация атмосферной влаги. Ответ не совсем правильная. Действительно, длительные дожди могут существенно «промыть» атмосферу, но я специально подчеркнул, что речь идет о солнечной погоде. Поэтому, конденсационных ядер мало 6 быть вполне достаточно. Дело в другом: во время антициклонов (а именно для них характерна такая погода) очень часто происходит температурная инверсия, то есть обычное постепенное падение температуры воздуха с высотой на определенной высоте может измениться на ее рост. А это значит, что имеющейся в атмосфере влаги в этом слое может не хватить для формирования насыщения (тем более, пресыщение), необходимого для срабатывания ядер. Откуда же тогда берется инверсионный след? А дело в том, что во время сгорания топлива (независимо, в поршневом или в турбореактивном двигателе) с каждой его грамма образуется два грамма воды. Как такое может быть, откуда «лишний» грамм? Ответ прост: с воздуха. Ведь процесс горения углеводородного топлива (бензина, керосина) — это присоединение кислорода, в результате чего образуется водяной пар, углекислый и угарный газы, немного сажи и много-много тепла. Горячая смесь газов, осуществив механическую работу (движение поршня или вращения турбины), вырывается наружу через выхлопную трубу. Перегретая водяной пар, попав в холодную атмосферу, приобретает такой высокой степени пресыщения, мгновенно конденсируется не только на гигроскопических ядрах, но и на частицах сажи, образуя струю густого тумана, который начинается почти у самого обреза выхлопной трубы. Длина этой струи зависит от нескольких причин: от содержимого влаги в этом слое атмосферы (чем ближе она к состоянию насыщения, тем дольше сохраняется след), от соотношения масштабов турбулентных движений, имеющихся в невозмущенной атмосфере и дополнительно порождаемых пролетом самолета, существование конвективных потоков и тому подобное. Во время полета самолет может пересекать зоны с низким содержанием влаги, тогда следует становится прерывистым.

Вот такие размышления невольно промелькнули в голове при виде четырех параллельных белых-белых полосок на фоне ярко голубого неба, которые оставил после себя воздушный лайнер.

Су-35. Вихревые жгуты визуально...

Сегодня статья отдыхательная:-). Тема в целом серьезная конечно, в авиации ведь все серьезно:-)… Но вобщем-то я бы это поместил в раздел всяких интересностей и любопытностей. А посему немало будет видео и картинок:-).

Итак… Мы много тут уже рассуждали о различных аэродинамических процессах, об образовании сил, о движениях воздушных потоков. Так вот у меня раньше часто возникал вопрос насчет того, что неплохо бы все это как-нибудь понаглядней увидеть или хотя бы обнаружить косвенные признаки происходящего…

Например, тянет тягач на тяжелом тросе большую машину. Трос натянулся, как струна. Машина поддается, ползет… Вот она сила, в тросе натянутом, чувствуется здорово. А вот самолет весом под сорок тонн, круто задрав нос «попер» вверх.. И где она эта сила:-)? В чем она? Нет, ну мы-то с вами уже знаем о подъемной силе при движении крыла в воздухе. Она, что называется, и слона на высоту поднимет (точнее уж говоря много слонов:-)), но одно дело знать и совсем другое дело видеть…

Я уже писал как-то (не на этом сайте, правда:-)) о своем армейском товарище, который любил пошутить, говоря о самолете, который он обслуживал: «Я, слушай, все понимаю. Подъемная сила там, аэродинамика и все такое прочее. Но как все-таки эта дура в воздухе держится?» То есть (повторю сам себя:-)) речь о том, что было бы все-таки интересно увидеть более наглядно все то, что воздух проделывает с летательным аппаратом, а тот, в свою очередь с воздухом. Напрямую это, к сожалению, увидеть не удастся, но вот косвенно можно, и, если знать о чем речь, то все становится очень даже наглядным.

Однако мы ведь даже самое простое, движение воздуха, увидеть не можем. Воздух – газ, и газ этот прозрачный, этим все сказано:-). Но все же природа слегка сжалилась над нами и дала нам небольшую возможность поправить положение. А возможность эта в том, чтобы прозрачную среду сделать непрозрачной или хотя бы цветной. Говоря умным словом, визуализировать .

Насчет цвета – это мы можем сделать сами (правда не всегда и не везде, но можем:-)), например использовать . А насчет обычной непрозрачности, тут природа нам помогает сама.

Самое непрозрачное в – это облака, то есть влага, та которая конденсировалась из воздуха. Вот этот самый процесс конденсации и позволяет нам, хоть и косвенно, но все же довольно наглядно увидеть кое-какие процессы, происходящие при взаимодействии летательного аппарата с воздушной средой.

Немного о конденсации . Когда она происходит, то есть когда вода, находящаяся в воздухе становится видна. Водяной пар может накапливаться в воздухе до определенного уровня, называемого уровнем насыщения . Это что-то типа соляного раствора в банке с водой:-). Соль в этой воде будет растворяться только до определенного уровня, а потом происходит насыщение и растворение прекращается. В детстве не раз это пробовал делать:-).

Уровень насыщения атмосферы водяным паром определяется точкой росы . Это такая температура воздуха при которой водяной пар в нем достигает состояния насыщения. Этому состоянию (то есть этой точке росы) соответствует определенное постоянное давление и определенная влажность .

Когда в какой-то ее области достигает состояния перенасыщения , то есть пара становится слишком много для данных условий, то происходит конденсация в этой области. То есть вода выделяется в виде мельчайших капелек (либо сразу кристаллов льда, если окружающая температура очень низкая) и становится видна. Как раз то, что нам и надо:-).

Чтобы это произошло, надо либо повысить количество воды в атмосфере, что означает увеличить влажность, либо понизить температуру окружающего воздуха ниже точки росы. В обоих случаях произойдет выделение лишнего пара в виде сконденсировавшейся влаги и мы увидим белый туман (или что-то вроде того:-)).

То есть, как уже понятно, в атмосфере этот процесс может иметь место, а может и нет. Все зависит от местных условий. То есть для этого нужна влажность не ниже определенной величины, определенная, соответствующая ей температура и давление. Но если все эти условия соответствуют друг другу, мы можем наблюдать иной раз довольно интересные явления.Однако обо всем по порядку:-).

Первое – это всем известный инверсионный след . Это название произошло от метеорологического термина инверсия (переворот), точнее температурная инверсия, когда с ростом высоты местная температура воздуха не падает, а растет (бывает и такое:-)). Такое явление может способствовать образованию тумана (или облаков), но для самолетного следа оно по сути своей не подходит и считается устаревшим. Сейчас вернее говорить конденсационный след . Ну, правильно, суть ведь здесь именно в конденсации.

Инверсионный (конденсационный) след. Самолет Fokker 100.

В шлейфе газа выходящего из авиационных двигателей содержится достаточное количество влаги, повышающее местную точку росы в воздухе непосредственно за двигателями. И, если она становится выше температуры окружающего воздуха, то при остывании имеет место конденсация. Ее облегчает наличие так называемых центров конденсации , вокруг которых из перенасыщенного (неустойчивого, можно сказать) воздуха концентрируется влага. Этими центрами становятся частички сажи или несгоревшего топлива, вылетающие из двигателя.

Самолеты летят на разных высотах. Условия атмосферы разные, поэтому за одним инверсионный след есть, за другим нет.

Если окружающая температура достаточно низка (ниже 30-40° С), то происходит так называемая сублимация . То есть пар, минуя жидкую фазу, сразу превращается в кристаллики льда. В зависимости от атмосферных условий и взаимодействия со спутной струей, тянущейся за самолетом, инверсионный (конденсационный) след может приобретать различные, порой довольно причудливые формы.

На видео показано образование инверсионного (конденсационного) следа , заснятое из кормовой кабины самолета (кажется это ТУ-16, хотя не уверен). Видны стволы кормовой огневой установки (пушки).

Второе о чем следовало бы сказать, это вихревые жгуты . Им и тому, что их касается посвящена была . Явление это серьезное, напрямую связанное с , и, конечно, неплохо было бы как-то его визуализировать . Кое-что в этом плане мы уже видели. Я имею ввиду приведенный в указанной статье ролик, показывающий использование дыма на наземной установке.

Однако это же самое можно сделать и в воздухе. И при этом получить потрясающе зрелищные виды. Дело в том, что у многих военных летательных аппаратов, особенно у тяжелых бомбардировщиков, транспортников, а также вертолетов присутствуют на борту так называемые пассивные средства защиты . Это, например, ложные тепловые цели (ЛТЦ).

Многие боевые ракеты, способные атаковать летательный аппарат (как класса «земля-воздух» , так и класса «воздух-воздух» ) обладают инфракрасными головками самонаведения . То есть реагируют на тепло. Чаще всего это бывает тепло двигателя летательного аппарата. Так вот ЛТЦ обладают температурой значительно большей, нежели температура двигателя, и ракета при своем движении отклоняется на эту ложную цель, а самолет (или вертолет) остается целым.

Но это так, для общего знакомства:-). Главное тут в том, что ЛТЦ отстреливаются в большом количестве, и каждая из них (представляя собой миниатюрную ракету) оставляет за собой дымный след. И, вот, множество этих следов, объединяясь и закручиваясь в вихревых жгутах , визуализируют их и создают подчас потрясающие по красоте картины:-). Одна их самых известных – это «Дымный ангел» . Он получился при выстреле ЛТЦ транспортного самолета Boeing C-17 Globemaster III .

Транспортник Boeing C-17 Globemaster III.

"Дымный ангел" во всей красе:-).

Справедливости ради стоит сказать, что и другие летательные аппараты тоже неплохие художники 🙂 …

Работа ЛТЦ вертолета. Дым показывает формирование вихрей.

Однако, вихревые жгуты можно увидеть и без использования дыма. Конденсация атмосферного пара нам поможет и здесь. Как мы уже знаем, воздух в жгуте получает вращательное движение и, тем самым перемещение от центра жгута к его периферии. Это приводит к расширению и падению температуры в центре жгута, и, если влажность воздуха достаточно высока, то могут создаться условия для конденсации влаги. Тогда мы можем увидеть вихревые жгуты воочию. Эта возможность зависит как от условий атмосферы, так и от параметров самого летательного аппарата.

Конденсация в вихревом жгуте механизации крыла.

Вихревые жгуты и область пониженного давления над крылом.

И чем больше углы атаки, на которых летает самолет, тем вихревые жгуты более интенсивны и визуализация их за счет конденсации более вероятна. Особенно это характерно для маневренных истребителей, а также хорошо проявляется на выпущенных закрылках.

Кстати, точно такого же рода атмосферные условия позволяют увидеть вихревые жгуты, образующиеся на концах лопастей (которые в данной ситуации суть те же крылья) турбовинтовых или поршневых двигателей некоторых самолетов. Тоже довольно эффектная картина 🙂 .

Вихри на концах лопастей винтовых двигателей. Самолет DehavillandCC-115Buffalo.

Самолет Luftwaffe Transall С-160D. Вихри на концах лопастей винтов двигателей.

Конденсация в вихревых жгутах на концах лопастей винтов. Самолет Bell Boeing V-22 Osprey.

Из приведенных видео характерен ролик с самолетами ЯК-52 . Там явно идет дождь и влажность, таким образом, высокая.

Часто происходит взаимодействие вихревых жгутов с инверсионным (конденсационным) следом , и тогда картины могут быть довольно причудливы:-).

Теперь следующее . Ранее я об этом уже упоминал, но не грех сказать еще раз. . Как пошутил бы мой приснопамятный товарищ: «Да где она?! Кто ее видел?» Да вобщем никто:-). Но косвенное подтверждение все-таки можно увидеть.

Истребитель F-15. Разрежение на верхней поверхности крыла.

СУ-35. Эффект Прандтля-Глоерта, иллюстрация подъемной силы.

Вихревые жгуты и конденсация в зоне пониженного давления на крыле. Самолет EA-6B Prowler.

Чаще всего такая возможность предоставляется на каком-нибудь авиашоу . Самолеты, выполняющие различные, довольно экстремальные эволюции конечно оперируют с большими величинами подъемной силы, возникающей на их несущих поверхностях.
Но большая подъемная сила, чаще всего означает большое падение давления (а значит и температуры) в области над крылом, что, как мы уже знаем, при определенных условиях может вызвать конденсацию водяного атмосферного пара, и тогда мы воочию убедимся в том, что условия для создания подъемной силы есть:-)….

Для иллюстрации сказанного о вихревых жгутах и подъемной силе есть хорошее видео:

В следующем видео эти процессы сняты во время посадки из пассажирского салона самолета:

Однако справедливости ради надо сказать, что это явление в визуальном плане может сочетаться с эффектом Прандтля-Глоерта (по сути дела это, вобщем-то, он и есть). Название страшное:-), но принцип все тот же, а визуальный эффект значительный:-)…

Суть этого явления заключается в том, что позади летательного аппарата (чаще всего самолета), движущегося с высокой скоростью (достаточно близкой к скорости звука) может образовываться облако сконденсировавшегося водяного пара.

Истребитель F-18 Super Hornet. Эффект Прандтля-Глоерта.

Происходит это из-за того,что при движении самолет как бы двигает перед собой воздух и, тем самым, создает область повышенного давления перед собой и область пониженного после себя. После пролета, воздух начинает заполнять эту область с малым давлением из близлежащего пространства, и, таким образом, в этом пространстве объем его увеличивается, а температура падает. И если при этом есть достаточная влажность воздуха, а температура опускается ниже точки росы, то происходит конденсация пара и появляется небольшое облако.

Существует оно обычно недолго. Когда давление выравнивается, то поднимается местная температура и сконденсировавшаяся влага вновь испаряется.

Частенько при появлении такого облака говорят, что самолет проходит звуковой барьер , то есть переходит на сверхзвук. На самом деле это не совсем так. Эффект Прандтля- Глоерта , то есть возможность конденсации зависит от влажности воздуха и его местной температуры, а также от скорости самолета. Чаще всего такое явление характерно для околозвуковых скоростей (при относительно малой влажности), но может происходить и на относительно малых скоростях при высокой влажности воздуха и на малых высотах, особенно над водной поверхностью.

Однако форма пологого конуса, которую часто имеют облака конденсации при движении на больших скоростях тем не менее часто получается из-за наличия так называемых местных скачков уплотнения , образующихся на больших около- и сверхзвуковых скоростях. Но об этом в другой, «малоотдыхательной» статье:-)…

Не могу также не вспомнить о своих любимых турбореактивных двигателях. Конденсация и тут позволяет увидеть кое-что интересное. При работе двигателя на земле на больших оборотах и достаточной влажности можно увидеть «воздух на входе в двигатель»:-). На самом деле не совсем так, конечно. Просто двигатель интенсивно всасывает воздух и на входе образуется некоторое разрежение, как следствие падение температуры, из-за которого происходит конденсация водяного пара.

Кроме того часто возникает еще и вихревой жгут , потому что воздух на входе закручивается рабочим колесом компрессора (вентилятора). В жгуте по известным нам уже причинам тоже конденсируется влага и он становится виден. Все эти процессы хорошо видны на видео.

Ну и в завершение приведу еще один очень интересный, на мой взгляд, пример. Он уже не связан с конденсацией пара и цветной дым нам тут не понадобится:-). Однако природа и без этого наглядно иллюстрирует свои законы.

Все мы неоднократно наблюдали за тем, как многочисленные стаи птиц улетают осенью на юг, а весной потом возвращаются в родные места. При этом большие тяжелые птицы, такие, как гуси (я уж не говорю про лебедей) летят, обычно, интересным строем, клином . Впереди идет вожак, а сзади по косой линии расходятся вправо и влево остальные птицы. Причем каждая последующая летит правее (либо левее) впереди летящей. Никогда не задумывались почему они летят именно так?

Оказывается это имеет прямое отношение к нашей теме. Птица – тоже своего рода летательный аппарат:-), и за ее крыльями образуются примерно такие же вихревые жгуты, как и за крылом самолета. Они также вращаются (ось горизонтального вращения проходит через концы крыльев), имея за корпусом птицы направление вращения вниз, а за оконечностями ее крыльев вверх.

То есть получается, что птица, летящая сзади и правее (левее) попадает во вращательное движение воздуха вверх. Этот воздух как бы поддерживает ее и ей легче держаться на высоте. Она меньше тратит сил. Это очень важно для тех стай, которые преодолевают большие расстояния. Птицы меньше устают и могут лететь дальше. Только вожаки не имеют такой поддержки. И именно поэтому они периодически меняются, становясь в конец клина для отдыха.

Образцом такого рода поведения часто называют канадских гусей . Считается, что таким способом они при дальних перелетах «в команде» экономят до 70% своих сил, значительно повышая эффективность перелетов.

Это и есть еще один способ косвенной, но достаточно наглядной визуализации аэродинамических процессов.

Природа наша достаточно сложно и очень целесообразно устроена и периодически нам об этом напоминает. Человеку остается только не забывать это и перенимать у нее тот огромный опыт, которым она с нами щедро делится. Главное здесь только не переусердствовать и не навредить…

До новых встреч, и в конце немного видео о канадских гусях:-).

Фотографии кликабельны .

Увидеть невидимое… Инверсионный след, эффект Прандтля-Глоерта и прочие интересности.

Мы ведь даже самое простое, движение воздуха, увидеть не можем. Воздух – газ, и газ этот прозрачный, этим все сказано

Но все же природа слегка сжалилась над нами и дала нам небольшую возможность поправить положение. А возможность эта в том, чтобы прозрачную среду сделать непрозрачной или хотя бы цветной. Говоря умным словом, визуализировать, пишет Юрий

Насчет цвета – это мы можем сделать сами (правда не всегда и не везде, но можем), например использовать дым (лучше цветной). А насчет обычной непрозрачности, тут природа нам помогает сама.

Самое непрозрачное в атмосфере – это облака, то есть влага, та которая конденсировалась из воздуха. Вот этот самый процесс конденсации и позволяет нам, хоть и косвенно, но все же довольно наглядно увидеть кое-какие процессы, происходящие при взаимодействии летательного аппарата с воздушной средой.

Немного о конденсации. Когда она происходит, то есть когда вода, находящаяся в воздухе становится видна. Водяной пар может накапливаться в воздухе до определенного уровня, называемого уровнем насыщения. Это что-то типа соляного раствора в банке с водой.

Соль в этой воде будет растворяться только до определенного уровня, а потом происходит насыщение и растворение прекращается. В детстве не раз это пробовал делать.

Уровень насыщения атмосферы водяным паром определяется точкой росы. Это такая температура воздуха при которой водяной пар в нем достигает состояния насыщения. Этому состоянию (то есть этой точке росы) соответствует определенное постоянное давление и определенная влажность.

Когда атмосфера в какой-то ее области достигает состояния перенасыщения, то есть пара становится слишком много для данных условий, то происходит конденсация в этой области.

То есть вода выделяется в виде мельчайших капелек (либо сразу кристаллов льда, если окружающая температура очень низкая) и становится видна. Как раз то, что нам и надо.

Чтобы это произошло, надо либо повысить количество воды в атмосфере, что означает увеличить влажность, либо понизить температуру окружающего воздуха ниже точки росы. В обоих случаях произойдет выделение лишнего пара в виде сконденсировавшейся влаги и мы увидим белый туман (или что-то вроде того).

То есть, как уже понятно, в атмосфере этот процесс может иметь место, а может и нет. Все зависит от местных условий.

То есть для этого нужна влажность не ниже определенной величины, определенная, соответствующая ей температура и давление. Но если все эти условия соответствуют друг другу, мы можем наблюдать иной раз довольно интересные явления.Однако обо всем по порядку.

Первое – это всем известный инверсионный след . Это название произошло от метеорологического термина инверсия (переворот), точнее температурная инверсия, когда с ростом высоты местная температура воздуха не падает, а растет (бывает и такое).

Такое явление может способствовать образованию тумана (или облаков), но для самолетного следа оно по сути своей не подходит и считается устаревшим. Сейчас вернее говорить конденсационный след . Ну, правильно, суть ведь здесь именно в конденсации.

В шлейфе газа выходящего из авиационных двигателей содержится достаточное количество влаги, повышающее местную точку росы в воздухе непосредственно за двигателями. И, если она становится выше температуры окружающего воздуха, то при остывании имеет место конденсация.

Ее облегчает наличие так называемых центров конденсации, вокруг которых из перенасыщенного (неустойчивого, можно сказать) воздуха концентрируется влага. Этими центрами становятся частички сажи или несгоревшего топлива, вылетающие из двигателя.

Если окружающая температура достаточно низка (ниже 30-40° С), то происходит так называемая сублимация. То есть пар, минуя жидкую фазу, сразу превращается в кристаллики льда. В зависимости от атмосферных условий и взаимодействия со спутной струей, тянущейся за самолетом, инверсионный (конденсационный) след может приобретать различные, порой довольно причудливые формы.

На видео показано образование инверсионного (конденсационного) следа , заснятое из кормовой кабины самолета (кажется это ТУ-16, хотя не уверен). Видны стволы кормовой огневой установки (пушки).

Второе о чем следовало бы сказать, это вихревые жгуты . Явление это серьезное, напрямую связанное с индуктивным сопротивлением, и, конечно, неплохо было бы как-то его визуализировать.

Кое-что в этом плане мы уже видели. Я имею ввиду приведенный в указанной статье ролик, показывающий использование дыма на наземной установке.

Однако это же самое можно сделать и в воздухе. И при этом получить потрясающе зрелищные виды. Дело в том, что у многих военных летательных аппаратов, особенно у тяжелых бомбардировщиков, транспортников, а также вертолетов присутствуют на борту так называемые пассивные средства защиты. Это, например, ложные тепловые цели (ЛТЦ).

Многие боевые ракеты, способные атаковать летательный аппарат (как класса «земля-воздух», так и класса «воздух-воздух») обладают инфракрасными головками самонаведения. То есть реагируют на тепло. Чаще всего это бывает тепло двигателя летательного аппарата.

Так вот ЛТЦ обладают температурой значительно большей, нежели температура двигателя, и ракета при своем движении отклоняется на эту ложную цель, а самолет (или вертолет) остается целым.

Но это так, для общего знакомства Главное тут в том, что ЛТЦ отстреливаются в большом количестве, и каждая из них (представляя собой миниатюрную ракету) оставляет за собой дымный след.

И, вот, множество этих следов, объединяясь и закручиваясь в вихревых жгутах , визуализируют их и создают подчас потрясающие по красоте картины. Одна их самых известных – это «Дымный ангел». Он получился при выстреле ЛТЦ транспортного самолета Boeing C-17 Globemaster III.

Справедливости ради стоит сказать, что и другие летательные аппараты тоже неплохие художники …

Однако, вихревые жгуты можно увидеть и без использования дыма. Конденсация атмосферного пара нам поможет и здесь. Как мы уже знаем, воздух в жгуте получает вращательное движение и, тем самым перемещение от центра жгута к его периферии.

Это приводит к расширению и падению температуры в центре жгута, и, если влажность воздуха достаточно высока, то могут создаться условия для конденсации влаги.

Тогда мы можем увидеть вихревые жгуты воочию. Эта возможность зависит как от условий атмосферы, так и от параметров самого летательного аппарата.

И чем больше углы атаки, на которых летает самолет, тем вихревые жгуты более интенсивны и визуализация их за счет конденсации более вероятна. Особенно это характерно для маневренных истребителей, а также хорошо проявляется на выпущенных закрылках.

Кстати, точно такого же рода атмосферные условия позволяют увидеть вихревые жгуты, образующиеся на концах лопастей (которые в данной ситуации суть те же крылья) турбовинтовых или поршневых двигателей некоторых самолетов. Тоже довольно эффектная картина.

Из приведенных видео характерен ролик с самолетами ЯК-52. Там явно идет дождь и влажность, таким образом, высокая.

Часто происходит взаимодействие вихревых жгутов с инверсионным (конденсационным) следом , и тогда картины могут быть довольно причудливы.

Теперь следующее. Ранее я об этом уже упоминал, но не грех сказать еще раз. Подъемная сила. Как пошутил бы мой приснопамятный товарищ: «Да где она?! Кто ее видел?» Да вобщем никто. Но косвенное подтверждение все-таки можно увидеть.

Чаще всего такая возможность предоставляется на каком-нибудь авиашоу. Самолеты, выполняющие различные, довольно экстремальные эволюции конечно оперируют с большими величинами подъемной силы, возникающей на их несущих поверхностях.
Но большая подъемная сила, чаще всего означает большое падение давления (а значит и температуры) в области над крылом, что, как мы уже знаем, при определенных условиях может вызвать конденсацию водяного атмосферного пара, и тогда мы воочию убедимся в том, что условия для создания подъемной силы есть ….

Для иллюстрации сказанного о вихревых жгутах и подъемной силе есть хорошее видео:

В следующем видео эти процессы сняты во время посадки из пассажирского салона самолета:

Однако справедливости ради надо сказать, что это явление в визуальном плане может сочетаться с эффектом Прандтля-Глоерта (по сути дела это, вобщем-то, он и есть).

Название страшное, но принцип все тот же, а визуальный эффект значительный …

Суть этого явления заключается в том, что позади летательного аппарата (чаще всего самолета), движущегося с высокой скоростью (достаточно близкой к скорости звука) может образовываться облако сконденсировавшегося водяного пара.

Происходит это из-за того,что при движении самолет как бы двигает перед собой воздух и, тем самым, создает область повышенного давления перед собой и область пониженного после себя.

После пролета, воздух начинает заполнять эту область с малым давлением из близлежащего пространства, и, таким образом, в этом пространстве объем его увеличивается, а температура падает.

И если при этом есть достаточная влажность воздуха, а температура опускается ниже точки росы, то происходит конденсация пара и появляется небольшое облако.

Существует оно обычно недолго. Когда давление выравнивается, то поднимается местная температура и сконденсировавшаяся влага вновь испаряется.

Частенько при появлении такого облака говорят, что самолет проходит звуковой барьер, то есть переходит на сверхзвук. На самом деле это не совсем так. Эффект Прандтля- Глоерта , то есть возможность конденсации зависит от влажности воздуха и его местной температуры, а также от скорости самолета.

Чаще всего такое явление характерно для околозвуковых скоростей (при относительно малой влажности), но может происходить и на относительно малых скоростях при высокой влажности воздуха и на малых высотах, особенно над водной поверхностью.

Однако форма пологого конуса, которую часто имеют облака конденсации при движении на больших скоростях тем не менее часто получается из-за наличия так называемых местных скачков уплотнения, образующихся на больших около- и сверхзвуковых скоростях.

Не могу также не вспомнить о своих любимых турбореактивных двигателях. Конденсация и тут позволяет увидеть кое-что интересное. При работе двигателя на земле на больших оборотах и достаточной влажности можно увидеть “воздух на входе в двигатель”

На самом деле не совсем так, конечно. Просто двигатель интенсивно всасывает воздух и на входе образуется некоторое разрежение, как следствие падение температуры, из-за которого происходит конденсация водяного пара.

Кроме того часто возникает еще и вихревой жгут , потому что воздух на входе закручивается рабочим колесом компрессора (вентилятора). В жгуте по известным нам уже причинам тоже конденсируется влага и он становится виден. Все эти процессы хорошо видны на видео.

Ну и в завершение приведу еще один очень интересный, на мой взгляд, пример. Он уже не связан с конденсацией пара и цветной дым нам тут не понадобится. Однако природа и без этого наглядно иллюстрирует свои законы.

Все мы неоднократно наблюдали за тем, как многочисленные стаи птиц улетают осенью на юг, а весной потом возвращаются в родные места. При этом большие тяжелые птицы, такие, как гуси (я уж не говорю про лебедей) летят, обычно, интересным строем, клином. Впереди идет вожак, а сзади по косой линии расходятся вправо и влево остальные птицы. Причем каждая последующая летит правее (либо левее) впереди летящей. Никогда не задумывались почему они летят именно так?

Оказывается это имеет прямое отношение к нашей теме. Птица – тоже своего рода летательный аппарат, и за ее крыльями образуются примерно такие же вихревые жгуты, как и за крылом самолета. Они также вращаются (ось горизонтального вращения проходит через концы крыльев), имея за корпусом птицы направление вращения вниз, а за оконечностями ее крыльев вверх.

То есть получается, что птица, летящая сзади и правее (левее) попадает во вращательное движение воздуха вверх. Этот воздух как бы поддерживает ее и ей легче держаться на высоте.

Она меньше тратит сил. Это очень важно для тех стай, которые преодолевают большие расстояния. Птицы меньше устают и могут лететь дальше. Только вожаки не имеют такой поддержки. И именно поэтому они периодически меняются, становясь в конец клина для отдыха.

Образцом такого рода поведения часто называют канадских гусей. Считается, что таким способом они при дальних перелетах «в команде» экономят до 70% своих сил, значительно повышая эффективность перелетов.

Это и есть еще один способ косвенной, но достаточно наглядной визуализации аэродинамических процессов.

Природа наша достаточно сложно и очень целесообразно устроена и периодически нам об этом напоминает. Человеку остается только не забывать это и перенимать у нее тот огромный опыт, которым она с нами щедро делится. Главное здесь только не переусердствовать и не навредить…

И в конце видео о канадских гусях.

Окт 26, 2016 Галинка

Химиотрассы или химтрейлы (англ. chemtrails) - следы от самолетов, которые не рассеиваются долгое время, при этом могут образовывать на небе сетку.

Изначально к химиотрассам относили конденсационные следы, которые длительное время расширяются, пока не превратятся в перистые облака, в отличие от «нормальных», которые исчезают в течение нескольких минут. Сейчас химиотрассами считаются практически все «необычные» конденсационные следы, отличающиеся, к примеру, формой, неравномерностью или другими особенностями. По утверждению сторонников идеи химиотрасс, эти явления сопровождаются ощущениями усталости и подавленности у людей в окрестных населенных пунктах.

Данная статья направлена на то, чтобы разобраться, существуют ли химиотрассы вообще или же у тех особенностей, которые с ними связывают, существуют другие причины.

История

В 1996 году ВВС США опубликовали статью «Weather as a Force Multiplier: Owning the Weather in 2025» («Погода в качестве умножителя силы: владение погодой в 2025 году»), предлагавшую идею погодного оружия и ставшую основанием разработки теории химиотрасс.

Слово «химиотрассы» - русский вариант английского «chemtrails» - было введено в обиход директором Русской уфологической исследовательской станции RUFORS Николаем Субботиным, написавший в 2001 году первую в России статью о проблеме химиотрасс.

В 2007 году местное телевидение штата Луизиана сообщило о клетчатом небе и завышенной концентрации бария - 6,8 миллионных частей (втрое выше ПДК). Впоследствии пришлось взять слова обратно (концентрация оказалась в тысячу раз меньше, 6,8 миллиардных частей) - тем не менее, «джинн был выпущен из бутылки».

За период с 1996 года и по настоящее время было предложено множество гипотез об источниках химиотрасс.

1. 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.
2. 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".
3. 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).
4. Еще одна гипотеза возникновения химиотрасс связана с использованием солей бария, которые предназначены для управления погодой. Этот проект также известен как HAARP.
5. Химиотрассы и выпадающая из них субстанция - результат работы двигателей НЛО какого-то особенного типа.

Признаки химиотрассы

• Химиотрассы расширяются, пока не превратятся в перистые облака. Иногда бывает, что самолёты устраивают на небе целую «решётку» - как правило, в ясный день.

"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.

Природа появления инверсионного (конденсационного) следа

Конденсационный след (устар. инверсионный след - неверное, жарг. реактивный след - ошибочное название) - видимый след, образующийся в небе за движущимися летательными аппаратами при определённых состояниях (соотношениях параметров) атмосферы. Наблюдаются наиболее часто в верхних слоях тропопаузы, и значительно реже - в стратосфере.

Конденсационный след представляет собой отдельную группу облаков - техногенные (исскуственные) облака - Cirrus traktus (Cс trac., cirrus - перистый, tractus - следы).

Существуют две основные причины возникновения явления:

Первая - повышение влажности воздуха, когда к атмосферному водяному пару добавляется водяной пар, образованный в результате сгорания топлива. Это повышает точку росы в ограниченном объеме воздуха (за двигателями), и если она становится выше температуры окружающего воздуха, то при остывании отработанных газов избыточный водяной пар конденсируется (сублимируется).

Конденсационный след

Вторая – понижение давления и температуры воздуха 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 (сублимируется) в области над крылом и внутри вихрей.

Конденсационные следы от поршневых самолётов B-17, Вторая мировая война Отчетливо виден конденсат внутри вихрей, сбегающих с концов лопастей

Конденсационный след, образованный завихрениями с концов крыла.

Часто наблюдаются следы, образованные в результате комбинации этих двух причин. Также особое значение имеет тот факт, что на большой высоте наблюдается дефицит центров конденсации, поэтому даже при достижении температуры, меньшей точки росы, атмосферная влага часто остаётся в газообразном состоянии. Пролёт летательного аппарата вызывает появление большого количества таких центров конденсации, что способствует быстрому развитию конденсационного следа. Центрами конденсации могут быть частицы не сгоревшего или не полностью сгоревшего (сажа) топлива. По причине того, что влажность окружающего воздуха меньше, чем следа, сконденсированные или сублимированные частицы воды испаряются, и след со временем исчезает.

Таким образом, возможность появления и время существования конденсационного следа, равно как и его вид, зависят от влажности и температуры окружающей среды.

Если окружающий воздух сухой, то в дальнейшем происходит повторное испарение капельно-жидкой воды, и конденсационный след быстро рассеивается. Если же атмосфера насыщена влагой (относительная влажность близка к 100%), то феномен может существовать длительное время. В условиях перенасыщенной влагой атмосферы конденсационный след стабилен, постепенно увеличивается в объеме и в конечном итоге вносит свой вклад в формирование слоя перистых облаков.

• При низкой влажности и относительно высокой температуре след может отсутствовать вовсе.
• Чем выше влажность и ниже температура, тем больше влаги конденсируется (сублимируется), тем насыщеннее и длиннее след. И он может существовать длительное время.
• А при влажности близкой к 100% и низкой температуре - конденсируется наибольшее количество водяного пара, высокая влажность препятствует испарению частиц следа, что и влечёт образование конденсационных следов, которые могут существовать достаточно долго. Т.е. в условиях перенасыщенной влагой атмосферы конденсационный след стабилен, постепенно увеличивается в объеме и в конечном итоге вносит свой вклад в формирование слоя перистых облаков.

Конденсационные следы образуются не только на «больших» высотах полёта. На снежном (ледовом) аэродроме Полярной Станции Скот Амундсен (высота 2830 м над уровнем моря) - при определённых условиях (температура воздуха минус 50 градусов и ниже) - этот след образуется уже на взлёте или при посадке, причём за турбовинтовыми самолётами (С-130 «Геркулес» из состава «Снежного Крыла» ВВС США).

Причины появления неравномерных конденсационных следов

Неравномерное распределение водяного пара в атмосфере является причиной такого же «неравномерного» следа. Можно привести несколько примеров причин неравномерности следов:

Концевой вихрь крыла

Летящий самолет оставляет за собой возмущенную область атмосферы, называемую спутным следом. Этот след образуется в основном реактивными струями двигателей и концевыми вихрями от крыла. Скручивание объясняется разницей давлений на нижней и верхней поверхностях крыла. В результате перетекания воздуха из области повышенного давления на нижней поверхности крыла в область пониженного давления на верхней поверхности через его конец образуются мощные вихри. Чем больше перепад давления и, следовательно, подъемная сила, с которой поток действует на крыло, тем больше интенсивность концевых вихрей. Окружные скорости в вихревом следе диаметром 8-15 м могут достигать 150 км/ч.

Мираж 2000 и F-16C, летящих с большим углом атаки.

Визуализация концевого вихря осуществлялась с помощью трассера-генератора дымного следа. Возмущения атмосферы, вызванные воздействием вихревого следа, существуют длительное время, постепенно затухая, снижая окружную скорость движения.

В результате взаимодействия между собой вихри постепенно опускаются и расходятся.

Наблюдая за инверсионным следом пролетевшего самолета, мы обнаруживаем, что примерно через 30-40 секунд после пролета самолета инверсионный след начинает изменять свой вид под действием развивающегося вихревого следа. При пересечении инверсионного и вихревого следов возникают весьма замысловатые формы, имеющие вполне определенные закономерности.

Количество двигателей самолета

В зависимости от количества двигателей и их расположения на самолете конденсационный след может быть одно-или двухполосный.

Наиболее часто повторяющиеся видоизменения конденсационного следа.
Рис. 5 – двухполосный след; На рис. 6 показано скручивание конденсационного следа под действием концевого вихря. Рис. 7 и 8 иллюстрируют более причудливые случаи взаимодействия конденсационного следа с концевым вихрем.

Таким образом, конденсационный след и его трансформация фиксируют аэродинамические процессы, сопровождающие полет самолета.

Отрывно-вихревые течения

При выполнении маневров на больших углах атаки (20° и более) резко меняется характер обтекания поверхностей самолета. На верхней поверхности крыла и фюзеляжа образуются отрывные области, в которых, вследствие понижения давления, возникают условия для конденсации атмосферной влаги. Благодаря этому можно наблюдать за полетом самолета и без трассеров.

Истребитель Су-21 в облачном ореоле, образовавшемся на верхней поверхности планера при полете на большом угле атаки.(слева). Появление вихревого жгута и области отрыва на поверхности крыла у бомбардировщика В-1А.(справа)

Яркий след форсажа

Двигатели современных самолетов-истребителей оснащены сверхзвуковыми регулируемыми соплами. Как правило, на форсажном режиме работы двигателя давление на срезе сопла превышает давление окружающего воздуха. На значительном удалении от среза сопла давление в струе и в атмосфере должны уравняться. По мере удаления от среза сопла давление в струе уменьшается, а скорость газа возрастает. Поперечное сечение струи увеличивается, что схематически показано на рисунке ниже.

Газ по инерции продолжает расширяться, и в наиболее широком сечении струи давление становится ниже атмосферного. После этого струя начинает сужаться, давление в ней приближается к атмосферному, а скорость соответственно уменьшается. Торможение сверхзвукового потока приводит к возникновению прямого скачка уплотнения. В результате в некоторой части струи скорости становятся дозвуковыми, а давление соответственно выше атмосферного. Как видно, форма струи становится бочкообразной. Затем процесс повторяется.

Газовая струя имеет температуру более 2000 °К, поэтому ее свечение делает видимыми процессы, происходящие при ее истечении. Видны области яркого свечения в тех местах струи, где образуются прямые скачки уплотнения.

Вывод

Таким образом, можно сделать вывод, что длительное время существования инверсионного следа зависит от ряда естественных причин и это не делает его «особенным». Он не зависит напрямую от высоты полета, а определяется только параметрами окружающей среды (температурой, влажностью и скоростью ветра).

«Сетка» из инверсионных следов может образоваться при длительном существовании инверсионного следа в силу специфики расположения воздушных трасс (наглядно это можно посмотреть в перечне и схемах воздушных трасс для своего региона или страны).

Исходя из вышесказанного, обнаруженные на земле соли бария, различные вещества органического происхождения и т.п., от контакта с которыми якобы ухудшается самочувствие, не связаны с явлением конденсационного следа и имеют другие причины, поиск которых выходит за рамки данной статьи.

Благодарность за консультацию кандидату технических наук, преподавателю Военной Академии Виктору В.