Увидеть невидимое… Инверсионный след, эффект Прандтля-Глоерта и прочие интересности. Эффект прандтля-глоерта или когда вбежит вдогонку за самолетом

Удивительное зрелище - конус пара, появляющийся вокруг самолета, который летит на околозвуковой скорости.

Этот удивительный эффект, известный как эффект Прандтля — Глоерта, заставляет глаза широко раскрыться, а челюсть - отвиснуть.

Но в чем его суть?

1. Вопреки всеобщему мнению, этот эффект появляется не тогда, когда самолет преодолевает звуковой барьер. Эффект Прандтля — Глоерта также часто ассоциируют со сверхзвуковым хлопком, что то же не верно.

Двигатели самолетов со сверхвысоким обходом могут создавать этот эффект на скорости взлета, потому что входное устройство двигателя имеет низкое давление, а лопатки вентилятора сами по себе работают на околозвуковой скорости.

2. Причина его возникновения заключается в том, что летящий на высокой скорости самолёт создает область повышенного давления воздуха впереди себя и область пониженного давления позади.

После пролёта самолёта область пониженного давления начинает заполняться окружающим воздухом. При этом в силу достаточно высокой инерции воздушных масс сначала вся область низкого давления заполняется воздухом из близлежащих областей, прилегающих к области низкого давления.

3. Представьте объект, движущийся на околозвуковой скорости. Околозвуковая скорость отличается от скорости звука. Звуковой барьер преодолевается на скорости 1235 км/час.

Околозвуковая скорость ниже, выше или около скорости звука и может варьироваться от 965 до 1448 км/час. Поэтому этот эффект может появиться, когда самолет движется со скоростью, меньшей скорости звука или равной ей.

4. И все же все дело в звуке - именно от него зависит «видимость» этого парового конуса за самолетом. Форма конуса образуется силой звука (в случае с самолетами), движущейся быстрее, чем звуковые волны, которые она производит. Эффект Прандтля — Глоерта возникает в результате волновой природы звуков.

5. Опять же, подумайте о самолете, как об источнике, а о звуке - как о гребне волны. Эти гребни звуковых волн представляют собой серию или оболочку накладывающихся друг на друга кругов. Когда волны накладываются друг на друга, создается форма конуса, а ее кончик - источник звука. Пока что невидимого.

6. Чтобы эффект стал видимым человеческому глазу, нужна еще одна вещь - влажность. Когда влажность достаточно высокая, воздух вокруг конуса конденсирует и образует облако, которое мы видим. Как только давление воздуха возвращается в нормальное состояние, облако исчезает.

Эффект почти всегда возникает у самолетов, летящих летом над океаном - комбинация воды и жары дает нужный уровень влажности.

7. Здесь можно разрушить еще один миф. Некоторые считают, что эффект Прандтля — Глоерта возникает в результате сгорания топлива.

8. Наверное, вас можно понять, если вы считаете, что этот эффект - инверсионный след, то есть неестественное облако, появляющееся из конденсированного водяного пара, который производится выхлопами двигателя. Однако это не одно и то же. Водяной пар уже есть там - он уже в воздухе, еще до того, как через него пройдет самолет.

9. Стоит также упомянуть давление воздуха. Когда самолет движется на околозвуковой скорости, давление воздуха вокруг называется N-волной, потому что когда давление зависит от времени, результат похож на букву N.

10. Если бы мы могли замедлить взрывную волну, проходящую через нас, мы бы увидели ведущий компонент сжатия. Это начало N. Горизонтальная палочка возникает, когда давление опускается, а когда нормальное давление атмосферы возвращается в финальную точку, создается буква N.

11. Эффект назван в честь двух выдающихся ученых, открывших это явление. Людвиг Прандтль (1875 - 1953) был немецким ученым, изучавшим развитие систематического математического анализа в аэродинамике. Герман Глоерт (1892 - 1934) был британским ученым-аэродинамистом.

12. Хотите верьте, хотите нет, но вы сами можете создать этот эффект. Вам нужно всего две вещи: кнут и день с высокой влажностью воздуха. Если вы сможете лихо хлестнуть кнутом, как Индиана Джонс, вы увидите подобный эффект. Хотя, дома это пробовать не стоит.

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 .

Позади объекта, движущегося на околозвуковых скоростях. Чаще всего наблюдается у самолётов . Эффект назван в честь немецкого физика Людвига Прандтля и английского физика Германна Глоерта .

Существует распространённое заблуждение, что возникновение облака из-за эффекта Прандтля - Глоерта означает, что именно в этот момент самолёт преодолевает «звуковой барьер ». На самом деле, проявление этого эффекта зависит не только от скорости самолёта, но и от температуры и влажности воздуха . В условиях нормальной или слегка повышенной влажности облако образуется только при скоростях, близких к скорости звука . В условиях очень высокой влажности эффект можно наблюдать и на более низких (околозвуковых) скоростях, например на аэродинамических элементах автомобилей во время гонок Формула-1 в дождливую погоду.

Причины

Причина возникновения эффекта заключается в том, что летящий на высокой скорости самолёт создаёт область повышенного давления воздуха впереди себя и область пониженного давления позади. После пролёта самолёта область пониженного давления начинает заполняться окружающим воздухом. При этом в силу достаточно высокой инерции воздушных масс сначала вся область низкого давления заполняется воздухом из близлежащих областей, прилегающих к области низкого давления. Этот процесс местно является адиабатическим , где занимаемый воздухом объём увеличивается, а его температура понижается. Если влажность воздуха достаточно велика, то температура может понизиться до такого значения, что окажется ниже точки росы . Тогда содержащийся в воздухе водяной пар конденсируется в виде мельчайших капелек, которые образуют небольшое облако.

По мере того, как давление воздуха нормализуется, температура в нём выравнивается и вновь становится выше точки росы, и облако быстро растворяется в воздухе. Обычно время его жизни не превышает секунды. Поэтому при полёте самолёта кажется, что облако следует за ним (вследствие того, что область низкого давления постоянно образуется позади самолёта), а затем исчезает.

См. также

Напишите отзыв о статье "Эффект Прандтля - Глоерта"

Ссылки

• со ссылками и другой информацией.

Отрывок, характеризующий Эффект Прандтля - Глоерта

Князь Андрей усмехнулся, прямо глядя в лицо Анны Павловны.
– «Dieu me la donne, gare a qui la touche», – сказал он (слова Бонапарте, сказанные при возложении короны). – On dit qu"il a ete tres beau en prononcant ces paroles, [Бог мне дал корону. Беда тому, кто ее тронет. – Говорят, он был очень хорош, произнося эти слова,] – прибавил он и еще раз повторил эти слова по итальянски: «Dio mi la dona, guai a chi la tocca».
– J"espere enfin, – продолжала Анна Павловна, – que ca a ete la goutte d"eau qui fera deborder le verre. Les souverains ne peuvent plus supporter cet homme, qui menace tout. [Надеюсь, что это была, наконец, та капля, которая переполнит стакан. Государи не могут более терпеть этого человека, который угрожает всему.]
– Les souverains? Je ne parle pas de la Russie, – сказал виконт учтиво и безнадежно: – Les souverains, madame! Qu"ont ils fait pour Louis XVII, pour la reine, pour madame Elisabeth? Rien, – продолжал он одушевляясь. – Et croyez moi, ils subissent la punition pour leur trahison de la cause des Bourbons. Les souverains? Ils envoient des ambassadeurs complimenter l"usurpateur. [Государи! Я не говорю о России. Государи! Но что они сделали для Людовика XVII, для королевы, для Елизаветы? Ничего. И, поверьте мне, они несут наказание за свою измену делу Бурбонов. Государи! Они шлют послов приветствовать похитителя престола.]
И он, презрительно вздохнув, опять переменил положение. Князь Ипполит, долго смотревший в лорнет на виконта, вдруг при этих словах повернулся всем телом к маленькой княгине и, попросив у нее иголку, стал показывать ей, рисуя иголкой на столе, герб Конде. Он растолковывал ей этот герб с таким значительным видом, как будто княгиня просила его об этом.
– Baton de gueules, engrele de gueules d"azur – maison Conde, [Фраза, не переводимая буквально, так как состоит из условных геральдических терминов, не вполне точно употребленных. Общий смысл такой: Герб Конде представляет щит с красными и синими узкими зазубренными полосами,] – говорил он.
Княгиня, улыбаясь, слушала.
– Ежели еще год Бонапарте останется на престоле Франции, – продолжал виконт начатый разговор, с видом человека не слушающего других, но в деле, лучше всех ему известном, следящего только за ходом своих мыслей, – то дела пойдут слишком далеко. Интригой, насилием, изгнаниями, казнями общество, я разумею хорошее общество, французское, навсегда будет уничтожено, и тогда…
Он пожал плечами и развел руками. Пьер хотел было сказать что то: разговор интересовал его, но Анна Павловна, караулившая его, перебила.
– Император Александр, – сказала она с грустью, сопутствовавшей всегда ее речам об императорской фамилии, – объявил, что он предоставит самим французам выбрать образ правления. И я думаю, нет сомнения, что вся нация, освободившись от узурпатора, бросится в руки законного короля, – сказала Анна Павловна, стараясь быть любезной с эмигрантом и роялистом.
– Это сомнительно, – сказал князь Андрей. – Monsieur le vicomte [Господин виконт] совершенно справедливо полагает, что дела зашли уже слишком далеко. Я думаю, что трудно будет возвратиться к старому.

Летчикам запрещено преодолевать звуковой барьер над сушей да и вообще летать на таких скоростях вблизи земли. Поэтому эффект Прандтля - Глоерта можно наблюдать у пролетающего над морем самолетом.

Хотя бы раз в жизни стоит побывать на аэрошоу. Хотя бы из-за того, что там можно повидать не только всевозможные чудеса самолетостроения, но и наблюдать удивительные физические явления, которые создаются при полете воздушного транспорта в воздухе. Одно наиболее эффективное такое явление неоднократно запечатлевалось фотографами и видеооператорами. Правда, чаще всего его называли как визуальное свидетельство звукового удара при выходе самолета на сверхзвуковую скорость. Но это не так. На самом деле они запечатлевали эффект Прандтля — Глоерта — физическое явление, возникающее при приближении самолета к скорости звука. С преодолением звукового барьера оно никак не может быть связано. Почему?

Эффект Прандтля — Глоерта заключается в конденсации атмосферной влаги за самолетом или иным воздушным объектом, движущимся на околозвуковых скоростях. Заметьте, на околозвуковых, а не на сверхзвуковых! Это физическое явление названо в честь двух выдающихся ученых, открывших его. Ими был Людвиг Прандтль, немецкий ученый, изучавший развитие систематического математического анализа в аэродинамике, и Герман Глоерт, являвшийся британским ученым — аэродинамистом.

Проявление эффекта Прандтля — Глоерта зависит не только от скорости летящего объекта, но и от температуры и влажности самого воздуха. Если скорость аппарата приближается к скорости звука, составляя около 1234 км/ч, то в обтекающем его воздухе возникает перепад давления и температуры. Воздух прекращает удерживать влагу, и формируется конденсат в форме конуса. Правда, его жизнь недолговечна.

В условиях очень высокой влажности эффект Прандтля — Глоерта можно наблюдать и на более низких скоростях. При этом спереди самолета создается зона повышенного давления воздуха, а сзади – пониженная. После пролёта самолёта она начинает заполняться окружающим воздухом, температура которого понижается. При сильной влажности воздуха его температура может понизиться ниже «точки росы». Тогда содержащийся в воздухе водяной пар конденсируется в виде мельчайших капелек, которые образуют видимый нами конус. Постепенно давление воздуха нормализуется, а температура в нём выравнивается. Конус при этом растворяется в воздухе.

Кстати, летчикам запрещено преодолевать звуковой барьер над сушей да и вообще летать на таких скоростях вблизи земли. Поэтому эффект Прандтля — Глоерта можно наблюдать у пролетающего над морем самолетом. Если самолет все-таки преодолеет звуковой барьер, то зарегистрировать звуковой удар при его выходе на сверхзвук чрезвычайно трудно. Невооруженным глазом его не увидишь. Эффект Прандтля — Глоерта показывают зрителям шоу истребители-бомбардировщики. Это явление столь зрелищное, что его нередко используют в целях популяризации морской авиации.

Позади объекта, летящего на околозвуковой скорости в условиях повышенной влажности воздуха . Чаще всего наблюдается у самолётов . При очень высокой влажности этот эффект возникает также при полётах на меньших скоростях.

Причина его возникновения заключается в том, что летящий на высокой скорости самолёт создает область повышенного давления воздуха впереди себя и область пониженного давления позади. После пролёта самолёта область пониженного давления начинает заполняться окружающим воздухом. При этом в силу высокой инерции воздушных масс сначала вся область низкого давления заполняется воздухом из близлежащих областей, прилегающих к области низкого давления. Этот процесс локально является адиабатическим процессом , где занимаемый воздухом объём увеличивается, а его температура понижается. Если влажность воздуха достаточно велика, то температура может понизиться до такого значения, что окажется ниже точки росы . Тогда содержащийся в воздухе водяной пар конденсируется в виде мельчайших капелек, которые образуют небольшое облако.

По мере того, как давление воздуха нормализуется, температура в нём выравнивается и вновь становится выше точки росы, и облако быстро растворяется в воздухе. Обычно время его жизни не превышает долей секунды. Поэтому при полёте самолёта кажется, что облако следует за ним - вследствие того, что оно постоянно образуется сразу позади самолета, а затем исчезает.

Существует распространённое заблуждение, что возникновение облака из-за эффекта Прандтля - Глоерта означает, что именно в этот момент самолёт преодолевает «звуковой барьер ». Проявление этого эффекта зависит от соотношения между скоростью самолёта, влажностью воздуха и температурой последнего. В условиях нормальной или слегка повышенной влажности облако образуется только при больших скоростях, близких к скорости звука или превосходящих её. В то же время при полётах на малой высоте и в условиях очень высокой влажности (например, над океаном) этот эффект можно наблюдать и при скоростях, значительно меньших скорости звука. Иногда это явление наблюдается у быстрых автомобилей.

Эффект назван в честь немецкого физика Людвига Прандтля и английского физика Германна Глоерта.

Ссылки

• «Конденсация вследствие эффекта Прандтля - Глоерта », статья М. Крамера в Галерее механики текучих сред .
• Галерея фотографий эффекта Прандтля - Глоерта со ссылками и другой информацией.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Эффект Прандтля - Глоерта" в других словарях:

Одно из проявлений эффекта Пранд … Википедия

Одно из проявлений эффекта Прандтля Глоерта, самолёт F/A 18 Эффект Прандтля Глоерта явление, заключающееся в возникновении облака позади самолёта, летящего на околозвуковой скорости в условиях повышенной влажности воздуха. При очень высокой… … Википедия

Одно из проявлений эффекта Прандтля Глоерта, самолёт F/A 18 Эффект Прандтля Глоерта явление, заключающееся в возникновении облака позади самолёта, летящего на околозвуковой скорости в условиях повышенной влажности воздуха. При очень высокой… … Википедия