Увидеть невидимое… Инверсионный след, эффект Прандтля-Глоерта и прочие интересности. Удивительное зрелище – конус пара, появляющийся вокруг самолета, который летит на околозвуковой скорости

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.

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

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.