神奇的飞机拉烟

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  人们常常能在晴朗的天空中看到喷气式飞机在高空飞行时,机身后面出现一条或数条长长的“白烟”,人们习惯地称之为“飞机拉烟”。那么,“飞机拉烟”是如何形成的呢?
  在飞行表演中,飞机有时会拉出一条条彩色烟带,把飞机在天上优美的运动轨迹记录在空中,展现在观众面前,使人们清楚地看到飞机各种惊险动作的运动轨迹,领略飞行员的高超驾驶技术。
  各国飞机拉烟一般使用的拉烟剂是硫酸酐。在中学化学中,我们知道三氧化硫遇水会形成雾状的硫酸,高浓度的盐酸会挥发产生白雾。硫酸酐装在飞机内的高压容器中,呈液体状态,当飞行员打开阀门时,硫酸酐从高压容器中喷出与空气中的水汽结合形成烟雾,如果再加上不同的配料,烟雾就可呈现出鲜艳的颜色。这种方法形成的烟雾虽然很好看,但对飞机表面有腐蚀作用,所以在设置喷嘴时,必须保证不使烟雾喷到机体上。还有一种简便方法:将柴油喷向喷气发动机的尾喷口,也可产生浓浓的白色烟雾。
  不使用拉烟剂,飞机也可以拉烟,那就要利用大气层的特性了。一般在7~8千米高空,属于对流层上层,那里气温常年处在0℃以下,由于飞机发动机喷口排出的废气中含有一定量的水汽,当水汽遇到外界低温空气时,就凝结成冰晶,形成白色云带,这样拉出的烟雾叫做飞机的凝结尾迹。它的结构与卷积云相似,所以也称为飞行云。
  飞机飞行时消耗大量的燃料,所产生的水汽和部分热量随废气排出飞机体外,进入大气层,并与周围环境空气迅速混合而形成凝结尾迹。它的形成过程与人们常见的地面上的露水、霜和空中的云不同。飞机在高空飞行时排出的废气与环境空气相混,此混合气体的饱和程度取决于热量与水汽增量两者的净效应。当增湿效应占优势并超过某个临界值时,就会有凝结尾迹形成;当增热效应占优势时,则不会发生凝结现象,也就不会出现凝结尾迹。由于废气的增热与增湿效应是一定的,所以,此混合气体中究竟会不会出现凝结现象,将取决于环境空气自身的温度、湿度和大气压力。简而言之,环境空气温度高时是不利于凝结尾迹的形成的,只有当环境温度相当低(通常在零下40摄氏度以下)时,才有可能出现飞机凝结尾迹。据有关资料表明,出现飞机尾迹时,空气温度多在零下41摄氏度至零下60摄氏度,约占出现飞机尾迹的86%,如果空中温度高于零下40摄氏度或低于零下60摄氏度,一般很少会出现飞机尾迹现象。
  飞机尾迹高度的季节变化不很明显,总的说来,冬半年出现的次数多于夏半年。尾迹层的厚度平均在1~2公里,下限高度冬季最低,夏季最高。在较厚的飞机凝结尾迹中,不同高度上形成的尾迹长度和浓度也是不一样的。通常在它底部出现的是长度较短而浓度较淡的尾迹,向上逐渐加长变浓,待达到一定高度后,再往上,又变成了断断续续色调浅淡的尾迹。
  飞机尾迹在军事上有着重要价值,自近代以来,历来为各国军事家所重视。喷气式作战飞机在合适的高度上飞行最容易出现飞机尾迹。在航空作战中,飞机尾迹的出现很容易暴露飞机航迹和位置,为了避免暴露目标,就必须弄清飞机尾迹出现的高度层,选择脱离飞机尾迹的飞行高度,才能达到隐蔽自己的目的。
  (编辑 孙世奇)
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