日前,中國空軍在長春舉行了慶?哲姵闪70周年的航空開放周活動,殲-20雙機表演的精彩的空中特技。有觀眾發(fā)現(xiàn),殲-20低空高速飛行時,機翼后方會出現(xiàn)醒目的白煙,有人說這是戰(zhàn)斗機超音速突破音障時產(chǎn)生的音爆現(xiàn)象。這是真的么?

其實,這不是突破音障時產(chǎn)生的音爆,因為超音速飛機突破音障時,帶有很大聲波震撼,所以一般不會在低空進行,超音速戰(zhàn)斗機通常在上千米的高度以上才進行超音速飛行。如果在機場飛行表演時,進行低空超音速飛行,戰(zhàn)機突破音障產(chǎn)生的音爆,會直接傷害現(xiàn)場的觀眾,也能對機場的地面設(shè)施造成破壞,所以這種白煙一定不是戰(zhàn)斗機的音爆。
戰(zhàn)斗機低空超音速引發(fā)音爆的破壞性較強。1977年,印尼的一個自由青年組織,在荷蘭武裝劫持了一列通勤火車。為了營救人質(zhì),荷蘭空軍的F104戰(zhàn)機對火車站進行了幾次超低空音速飛行,戰(zhàn)機引發(fā)的音爆, 強大聲波和氣流,摧毀了火車站和列車的門窗玻璃,也讓恐怖分子失去了行動能力,荷蘭突擊隊趁機解救了人質(zhì)。
所以,機場表演拉出的“白煙”,其實殲-20劃過機場上空時,因為壓縮空氣中的水汽,而拉出的渦流。戰(zhàn)機這種狀態(tài)通常是由于空氣中水汽引起的,跟是否超音速沒關(guān)系。實際上,殲-20隱身戰(zhàn)機飛行時除了機翼會冒白煙,它巨大的鴨翼、邊條翼、垂尾都會冒白煙,這個白煙其實就是大量的小水珠,屬于一種水汽凝結(jié)現(xiàn)象,往往在潮濕的天氣環(huán)境下更容易出現(xiàn)。

首先,要知道空氣中是含有水蒸氣的,水蒸氣是無色透明的,并不能被直接看見。而當水蒸氣突然遭遇低壓環(huán)境時,因為空氣會在低壓環(huán)境中迅速膨脹,從周邊吸收大量熱量,導致附近區(qū)域溫度降低,此時水蒸氣會因為遇冷迅速凝結(jié)成小水滴。突然形成的大量小水滴被外界直接看到的樣子就是一團白煙/白霧。
所以,殲-20隱身戰(zhàn)機飛行時機翼、鴨翼、邊條翼等位置產(chǎn)生的白煙其實不過是大量小水滴罷了,它們的出現(xiàn)說明殲-20隱身戰(zhàn)機相對應的位置形成了低壓環(huán)境。

例如當殲-20隱身戰(zhàn)機在低空進行小角度盤旋、橫滾、躍升、高G轉(zhuǎn)彎等動作時,它的鴨翼、邊條翼、主機翼的前緣邊條處會形成向上的渦流,此時會導致機翼前緣的上表面氣壓驟減,假如空氣中的水蒸氣比較充足,就很容易產(chǎn)生白煙。
軍迷喜聞樂見的“音爆云”也是屬于這種“白煙原理”的一種。“音爆云”只有戰(zhàn)機在突破超音速的瞬間才有可能出現(xiàn)。戰(zhàn)機飛行速度超過了音速,會產(chǎn)生強壓力波/激波,它們的后方因為氣壓降低導致溫度驟降,空氣中的水蒸氣就會凝結(jié)成大量水珠。
此時看起來戰(zhàn)機的機身中部位置會被一圈云霧籠罩,形似戰(zhàn)機穿上了天鵝裙,比一般的機翼冒白煙要更加壯觀美麗,通常“音爆云”只能持續(xù)幾秒鐘,轉(zhuǎn)瞬即逝。
機翼冒出的白煙、“音爆云”都是屬于空氣動力尾跡的一種,它們都和飛機的氣動設(shè)計有關(guān)。需要把這種現(xiàn)象和飛機的廢氣尾跡、對流性尾跡、空中放油產(chǎn)生的白煙、飛行表演中拉出的彩煙等現(xiàn)象區(qū)分開來。
在低空飛行表演中,殲-20隱身戰(zhàn)機比其他飛行表演的戰(zhàn)機更容易、更頻繁、更多部位會出現(xiàn)機翼冒白煙的現(xiàn)象,這主要得益于殲-20隱身戰(zhàn)機的氣動設(shè)計非常出色,它的棱形機頭、鴨翼、邊條翼、進氣唇口、主翼都經(jīng)過精心設(shè)計,善于產(chǎn)生脫體渦流,極大增加了殲-20隱身戰(zhàn)機的亞音速升力系數(shù),讓它得以擁有更加優(yōu)秀的機動性能。