近日在国内网络形成热议的某空战大片续作中,登场战机在加速/高速飞行时会呈现出气团景象,令观众看着十分过瘾,有部份自媒体将其称为高高音速下才会产生的镜像,夸赞演职人员是在卖命演出。 那么,这种如同天使展开羽翼般的物理效应是什么呢? 在空气动力学中,该现象称为蒸汽锥(vapor cone)或,仅见于穿音速(transonic)飞行状态,飞行器对地速度并未达到音速。 蒸汽锥(vapor cone)仅见于跨音速(transonic)飞行状态,飞行器对地速度并未达音速。 在跨音速飞行时,因飞行器位移而压缩邻近空气的效应,使空气相对于飞行器表面的流速在表面曲率变化较大处超越音速,同时产生震波(shock wave)伴随压降。 达到临界马赫数后的绕翼跨音速流动 激波附面层相互作用示意图 若邻近空气的相对湿度高,此压降将使空气降温,连带使水气因低于露点(dew point)而凝结。 穿越此处之后,飞行器的延展表面使相对于飞行器表面的空气流速迅速降为跨音速环境流场,形成压缩震波(compression shock wave)与压升,因而凝结的水气升温超越露点再次蒸发。 这就是蒸汽锥在特定位置呈现特殊形状的原因。
2009年10月28日,战神I-X测试火箭发射期间形成的蒸汽锥 1969年7月16日发射的阿波罗11号/土星V运载火箭,可见中段形成的蒸汽锥 2000年9月7日发射的亚特兰蒂斯号航天飞机 1999年7月6日,韩国釜山海岸,一架美国海军第151攻击战斗机中队的F/A-18C“大黄蜂”战斗机飞行时形成的蒸汽锥。
2011年6月6日,一架第113攻击战斗机中队的F/A-18C“大黄蜂”从“卡尔·文森”号航母上空飞过。
2011年6月11日照片利沃登空军基地航展期间一架F-35C呈现出了双蒸汽锥
J-20飞行时形成的蒸汽锥 此外,核试验也可能会形成类似效果,如1946年美国在比基尼环礁实施“十字路口行动”核试验中形成的凝结云,又称为“威尔逊云”( Wilson cloud) |
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