飛機憑啥玩弄雲？

知識 06-14

有時候，翱翔於天空的那些大傢伙們會搖身成為一個個大畫家，它們以云為墨，在天空畫出一幅幅讓人嘆為觀止的圖像。比如下面這一副，它的作者是「波音767」。

飛機憑啥玩弄雲？一架波音767客機飛行時產生的美麗渦流

還有這一副，看上去就像一張嘟著嘴，滿臉通紅的熊貓臉。很多軍迷可能一眼就能猜出，始作俑者是誰。

飛機憑啥玩弄雲？「大力神AC-130」攻擊機在後方產生的渦流，看上去就像一張滿臉通紅的熊貓臉

更神奇的是，就算沒有雲，它們也能「變」出來，並繼續作畫。比如名叫「F-15鷹式戰鬥機」的這位：

飛機憑啥玩弄雲？ F-15鷹式戰鬥機

我們禁不住會問，天空中這些漂亮的造型，飛機是咋弄出來的？要弄清楚這個問題，我們不妨從「飛機為什麼能起飛」開始。

所有的教科書都告訴我們，飛機能在天上飛，是因為機翼上下表面的壓力不一樣，機翼下表面的壓力大，機翼上表面的壓力小，於是機翼上下表面產生了一個壓力差，正是這個壓力差，托起了飛機。可要怎樣才能產生這個壓力差呢，老師又告訴我們，空氣流動速度越快，氣壓就越小。

飛機憑啥玩弄雲？空氣流動速度越快，氣壓就越小

上圖中，用一根水平的玻璃管，朝插在水杯里的玻璃管口吹氣時，水會從玻璃管中流出，這是因為，玻璃管口周圍，空氣流速大，所以氣壓小，小於正常大氣壓，於是，大氣壓把水從杯子中壓出來了。

上面的道理很簡單，然而，很多人常常不注意，這會帶來危險。比如地鐵旁，有的人常常離飛馳而過的地鐵太近，因為有壓差，所以存在被地鐵吸過去的危險。

綜上所述，要想讓機翼上下產生壓力差，一個好辦法就是讓機翼上下表面的空氣流動速度不一樣，具體就是，機翼上表面的空氣流動快，下表面空氣流動相對慢。如何做呢？

有幾種辦法，其中一種是，把機翼的上表面弄凸，比如這種：

飛機憑啥玩弄雲？機翼的上表面弄凸

機翼的這種設計，會造成空氣在機翼上表面的流速大於機翼下表面的流速，這不難理解，想像一下，一條河流，河面很寬的地方，水的流速很慢，當河面在某個地方突然變窄時，水流就會迅速加快。

上圖機翼的這種設計，就是要帶來類似「河面突然變窄」的效果，當水平的空氣（河中的水）快速流向機翼時，如果機翼薄薄的，並且是上下對稱，那麼顯然，機翼上下表面不會產生壓力差，如果機翼上表面變凸，這就類似於原本寬寬的河面突然變窄一樣，所以，機翼上表面的空氣流速遠大於下表面，結果是，機翼上方氣壓小，下方氣壓大，於是飛機便被頂起來了。

現在，咱們回到最初的問題，天空中那些漂亮的雲彩，飛機是怎麼弄出來的？

還是繼續舉例子，我們知道，滑冰運動員之所以能在冰面上優雅地滑行，是因為冰面一直在支撐著運動員的鞋底，同理，飛機能在天上飛翔，是因為飛機下方的大氣在支撐著飛機的機翼。然而，空氣不像堅硬的冰面，冰面不會變形，但空氣會，它被機翼壓縮後會變形，會流動到氣壓低的地方。問題來了，飛機周圍，什麼地方的氣壓比較低呢？

現在我們已經知道，機翼上表面的氣壓很低，所以飛機在天上飛行時，會導致飛機後面的氣流向上捲起，這就是人們常說的渦流現象。具體到飛機上，通常叫做「尾渦」，「尾流」，「翼尖渦流」。

美國航空航天局為了研究翼尖渦流，曾經使用紅色的煙霧來演示，畫面效果非常棒。

飛機憑啥玩弄雲？美國航空航天局研究翼尖渦流時拍攝的畫面

有時候，配合紅外干擾彈，有些飛機在空中畫出的「畫」萌態十足，比如「C-17全球霸王」軍用運輸機在空中的這幅「畫」，堪稱傑作：

飛機憑啥玩弄雲？「C-17全球霸王」軍用運輸機的空中」畫「作

下方一條一條的雲帶是「C-17全球霸王」發射紅外干擾彈帶來的，但是上方類似圓形眼睛的，是由機翼產生的渦流造成的。

還有一些時候，我們能看到這樣的美圖，空氣中沒有雲彩，但是飛機兩端的翼尖會產生兩條如「白龍」一樣的煙霧。這又是怎麼形成的呢？

飛機憑啥玩弄雲？「F-18」大黃蜂戰鬥機形成的翼尖渦流

飛機憑啥玩弄雲？「波音777-300ER」降落時產生的翼尖渦流

發生這種現象，常常是空氣中的水蒸氣比較多，濕氣比較大的時候。有飛行員說，他們在飛行時常看到翼尖渦流，而且通常是在空氣濕度比較大的時候。

因為翼尖渦流是高速旋轉的氣體，而上文我們已經闡述，氣流運動速度越大，氣壓越低，所以翼尖渦流內部的氣壓很低，又因為在一定的條件下，溫度與氣壓成正比，氣壓的突然降低，會帶來溫度的驟降（如果我們把瓶子中的氣體不斷抽出來，那瓶子中的水會結冰），於是翼尖渦流裡面的水蒸氣就凝結成小水珠，變成你看到的一條「白龍」的樣子了。

飛機憑啥玩弄雲？翼尖渦流示意圖