Про вражаючих фотографіях реактивних винищувачів в щільному конусі водяної пари часто кажуть, що це, мовляв, літак долає звуковий бар'єр. Але це помилка. Оглядач BBC Future розповідає про справжню причину феномена.
У міру того як винищувач прискорюється, навколо нього починає формуватися щільний конус конденсату; створюється враження, що літак - всередині компактного хмари.
Розбурхують фантазію підписи під такими фотографіями часто стверджують, що перед нами - візуальне свідчення звукового удару при виході літака на надзвукову швидкість.
Насправді, це не зовсім так. Ми спостерігаємо так званий ефект Прандтля-Глоерта - фізичне явище, що виникає при наближенні літака до швидкості звуку. З подоланням звукового бар'єру воно не пов'язане.
У міру розвитку авіабудування аеродинамічні форми ставали все більш обтічними, а швидкість літальних апаратів неухильно росла - літаки почали робити з навколишнім їх повітрям такі речі, на які не були здатні їх більш тихохідні і громіздкі попередники.
Загадкові ударні хвилі, що формуються навколо низколетящих літаків в міру наближення до швидкості звуку, а потім і подолання звукового бар'єру, свідчать про те, що повітря на таких швидкостях поводиться досить дивним чином.
Так що ж це за таємничі хмари конденсату?
Правовласник ілюстрації Getty Image caption Ефект Прандтля-Глоерта найбільш яскраво виражений при польотах в теплому, вологому атмосфері
За словами Рода Ірвіна, голови аеродинамічній групи Королівського товариства повітроплавання, умови, при яких виникає конус пара, безпосередньо передують подолання літаком звукового бар'єру. Однак фотографують це явище зазвичай на швидкостях трохи менше швидкості звуку.
Приземні шари повітря щільніше, ніж атмосфера на великих висотах. При польотах на малих висотах виникає підвищені тертя і лобове опір.
До речі, льотчикам заборонено долати звуковий бар'єр над сушею. "Виходити на сверхзвук можна над океаном, але не над твердою поверхнею, - пояснює Ірвін. - Між іншим, ця обставина була проблемою для надзвукового пасажирського лайнера Concorde - заборона ввели вже після введення його в експлуатацію, і екіпажу дозволялося розвивати надзвукову швидкість тільки над водною поверхнею ".
Більш того, візуально зареєструвати звуковий удар при виході літака на сверхзвук надзвичайно важко. Неозброєним оком його не помітити - тільки за допомогою спеціального обладнання.
Для фотографування моделей, продуваються на надзвукових швидкостях в аеродинамічних трубах, зазвичай використовують спеціальні дзеркала, щоб засікти різницю у відображенні світла, викликану формуванням ударної хвилі.
Правовласник ілюстрації Getty Image caption При перепаді повітряного тиску температура повітря знижується, і що міститься в ньому волога перетворюється в конденсат
Фотографії, отримані так званим шлірен-методом (або методом Теплера), використовують для візуалізації ударних хвиль (або, як їх ще називають, стрибків ущільнення), що утворюються навколо моделі.
В ході продувок навколо моделей не створюються конуси конденсату, оскільки використовуваний в аеродинамічних трубах повітря попередньо осушується.
Конуси водяної пари пов'язані зі стрибками ущільнення (а їх кілька), що формуються навколо літака під час набору їм швидкості.
Коли швидкість літального апарату наближається до швидкості звуку (близько 1234 км / ч на рівні моря), в обтічні його повітрі виникає перепад місцевого тиску і температури.
"Відомий конус пара викликаний стрибком ущільнення, при якому виникає перепад тиску і температури навколишнього літак повітря", - говорить Ірвін.
На багатьох з найбільш вдалих фотографій цього явища відображені літаки ВМС США - і це не дивно, з огляду на, що теплий, вологе повітря біля поверхні моря, як правило, сприяє більш яскравого прояву ефекту Прандтля-Глоерта.
Такі трюки часто роблять винищувачі-бомбардувальники F / A-18 Hornet - це основний тип літаків палубного базування американської морської авіації.
Правовласник ілюстрації SPL Image caption Стрибок ущільнення при виході літака на сверхзвук важко виявити неозброєним оком
На таких же бойових машинах літають члени пілотажної групи ВМС США Blue Angels, майстерно виконують маневри, при яких навколо літака утворюється конденсаційне хмара.
Найбільш ефектно конденсаційні хмари виглядають на так званому трансзвуковом-режимі польоту, коли повітря частково обтікає літак на надзвуковий швидкості, а частково - на дозвуковій.
"Літак при цьому необов'язково летить на надзвуковій швидкості, але повітря обтікає верхню поверхню його крила з більшою швидкістю, ніж нижню, що призводить до місцевого стрибка ущільнення", - говорить Ірвін.
За його словами, для виникнення ефекту Прандтля-Глоерта необхідні певні кліматичні умови (а саме - тепле і вологе повітря), з якими винищувачі палубної авіації стикаються частіше за інших літаків.
Все, що вам залишається зробити, - попросити про послугу професійного фотографа, і - вуаля! - ваш літак відобразили в оточенні ефектного хмари водяної пари, яке багато хто з нас помилково приймають за ознака виходу на сверхзвук.