航空科普01 — 「飛機雲」是如何形成的？

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李志《天空之城》這樣唱到「飛機飛過天空，天空之城在哭泣」，果不其然，飛機飛過兩行淚啊這是。

其實這種現象在氣象學上稱為凝結尾跡或飛機尾跡，我們常說的「飛機拉煙」、「飛機雲」就是它了。

一、飛機尾跡如何形成的？

既然是雲，那麼就與雲形成的本質一樣，我們知道雲的形成是水蒸氣的凝結，這個凝結就有三層意思，一要有水蒸氣，二要有適宜的溫度，三要有凝結核（微塵）。所以「飛機雲」也一樣，但必須指出的是飛機雲的成因有兩種，一種是由於噴氣發動機廢氣引起的，另一類是有氣壓降低造成的。

（1）噴氣發動機廢氣引起

飛機向前飛的時候 ,機身原來所佔的空間需要由周圍空氣來填補 ,有時飛機飛得實在太快了 ,可以超過聲音的速度 ,而空氣又是熱的不良導體 , 周圍空氣填補過來的過程相當於一個絕熱膨脹的過程 , 空氣的溫度會一下子降低。

在高空中 , 本來就有很多水蒸氣 ,溫度一降低 , 飽和蒸汽壓也跟著降低 ,周圍的水蒸氣就達到了飽和狀態 ,滿足了形成雲的第一個條件。然後，飛機燃料燃燒會排放出煙塵 ,這正好充當了凝結核心。於是飛機後面的水蒸氣在這些煙塵的周圍 , 迅速凝結起來 ,形成許多小水滴和小冰晶。這就是我們看到的飛機後面長長的尾跡。以上這種情況是要依賴飛行大氣環境的，一般出現在飛行高度為8000米的高空。所以我們還是比較少見。

所以為了觀賞，有了「飛機拉煙」，飛機可以使用拉煙劑，如硫酸酐，使其裝在飛機內的高壓容器中 , 呈液體狀態 , 當飛行員打開閥門時 , 硫酸酐從高壓容器中噴出與空氣中的水汽結合形成煙霧 ,如果再加上不同的配料 ,煙霧就可呈現出鮮艷的顏色。[1]

圖片來自中國新聞網

這種方法形成的煙霧雖然很好看 ,但對飛機表面有腐蝕作用 ,所以在設置噴嘴時 ,必須保證不使煙霧噴到機體上。還有一種簡便方法 :將柴油噴向噴氣發動機的尾噴口 ,也可產生濃濃的白煙。所以這種方法「拉煙」不需要太快的速度。

（2）飛行導致氣壓降低引起

這種效應在潮濕的天氣較為常見。飛機高速飛行時，飛機的機翼會引起機翼附近的氣壓下降，從而導致溫度下降。氣壓和溫度下降的綜合效應會導致空氣中的水凝結並形成後緣渦流。噴氣機引擎廢氣產生的凝結尾常見於高海拔地區，並且出現在每個引擎的後部。而這種由於氣壓下降造成蒸氣尾跡的情形則是，常見於濕度較高的低海拔區域，並且在翼梢和襟翼後部而不是在噴氣機引擎後部。

二、除了觀賞你還應該知道

其實除了觀賞，飛機雲在軍事活動中很有意義。可以利用飛機尾跡雲來迷惑對方，甚至從心理上打擊對方。

1952 年 12 月 5 日 , 我空軍曾經利用凝結尾跡打了一個漂亮的勝仗。那天下午,美軍 12架 F -86 飛機進犯我丹東地區。我軍 10 架米格 -15 飛機立即升空迎戰。當時碧空少雲 , 凝結尾跡下限高度為 1 .1 萬米。我機在1 .05 萬米、1 .1 萬米和 1 .2 萬米 3 個高度作了多層次配置 ,部分飛機利用凝結尾跡故意暴露目標 , 另一些飛機避開凝結尾跡層進行隱蔽。戰鬥中 ,敵機沒有發現我方隱藏的飛機 , 瘋狂撲向我方故意暴露的那幾架飛機。另外方向的我機從側後突然攻擊敵機 ,經過短暫而激烈的交火 ,成功擊落敵機兩架。[2]

「空中國旗」心理戰。利用飛機尾跡在空中「畫」國旗進行空中心理戰的戰例發生在海灣戰爭期間的一天傍晚。

伊拉克國旗1991-2004（圖片來自百度百科）

美軍兩架噴氣式飛機高速飛到科威特沙漠伊軍陣地上空。兩架飛機憑藉著機尾噴出的長長的「氣尾」和高超的飛行技巧 , 很快就在沙漠上空「畫」了一幅巨大的伊拉克國旗。這時 , 伊軍陣地上映出一公里長的伊拉克國旗的影子。「這是上天的恩賜和暗喻 ,我們一定取勝 !」誰知正在這時 ,「畫」好國旗後的兩架美機突然又神速折回。它們各噴出一條濃濃的「白尾」 , 互相交叉地飛行 , 在這面國旗上毫不留情地打上一個貫通上下的大「×」。[2]

對於美軍這套路，作者表示服。說起海灣戰爭，它是第二次世界大戰後美國首次打贏的大規模局部戰爭，戰爭中美國以最小的代價取得了意想不到的戲劇性的勝利而告終。這種「制空權」、「制天權」、「制頻權」優勢作戰體系，給當時的中國狠狠的上了一課，原來戰爭可以這麼打，一個「超立體」戰爭概念已經形成。

參考文獻：

[1]飛機為什麼會拉煙. 田武.

[2]妙用尾跡殲敵機 . 陳昱澍 張敬良.

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