Vad är den mekanism med vilken kondensation bildas ovanför vingarna?

Navigera dina svar
12

Flygplanen som landar vid Sydney Airport har det som ser ut som att det är lökar som strömmar av vingarna. Större plan har flera konturer medan mindre regionala planer endast har dessa ark.

Detta är den första soliga dagen efter en stor storm. Det finns fläckar av mörkt moln.

Från länken publicerad av fot, har jag lärt mig att det är kondens, men hur är den mekanism som den bildar? Videon visar planen i dåligt väder, men synligheten är här utmärkt, med 20% molntäckning.

    
uppsättning Trigger 23.04.2015 02:11

3 svar

8

Vi vet att trycket minskar över vingen. Vi kan också anta att en partikel av luft som rör sig över en vinge gör det så snabbt att det inte är dags att byta energi med de sorrounding (kallas adiabatisk process )

Vi kan nu titta på ett tryck / volymdiagram för en adiabatisk process som går från "högt" tryck (den fria ostörda luften framför flygplanet) till lågt tryck (luften ovanpå vingen):

bild källa (för närvarande oåtkomligt)

Som du ser från diagrammet, faller temperaturen om du flyttar längs Adiabat-linjen från topp till botten. Om luften redan har en temperatur nära vattenkondensationen en och en tillräckligt hög luftfuktighet, kommer den att kondensera. Från Wikipedia-artikeln länkad före:

Adiabatic cooling occurs when the pressure on an adiabatically isolated system is decreased, allowing it to expand, thus causing it to do work on its surroundings. When the pressure applied on a parcel of air is reduced, the air in the parcel is allowed to expand; as the volume increases, the temperature falls as internal energy decreases.

    
svaret ges 23.04.2015 06:55
4

Ett viktigt begrepp här är daggpunkt . Duggpunktstemperaturen är relaterad till aktuell temperatur och luftfuktighet. Till exempel, nära havet, en temperatur på 51 ° F och en fuktighet på 86% ger en daggpunkt på 47 ° F. Om luften kyls under daggpunkten kondenserar vattnet i luften. Du kan se denna effekt på ett kallt glas; luften nära glaset kyls under daggpunkten, så att vattnet i luften kondenseras på glaset.

När luftfuktigheten är hög är daggpunkten mycket nära lufttemperaturen, varför det är lättare att få kondens när fuktigheten är hög. När lufttemperaturen svalnar för att möta daggpunkten, bildar dimma. Vattendampen i luften kondenserar, men utan att en yta samlas upp kondenseras den till små droppar som bildar dimma. Fuktighet kommer att vara hög i dimmiga förhållanden, och ofta när det regnar, men kan också vara högt under andra omständigheter. Jan Hudecs kommentar anteckningar att som vatten förångar från våtmarken, kan det också finnas hög luftfuktighet.

Federico svaret gör ett bra jobb att inkludera gasfysiken på jobbet på flygvingen. Den viktiga länken är att eftersom vingarna skapar ett lågtrycksområde faller temperaturen tillsammans med trycket. Om daggpunkten är tillräckligt hög kan denna temperaturfall bara behöva vara några grader. Vattendampen kondenserar i luften, med den effekt som du märkte . När luften har passerat över vingen, återgår trycket till det normala, tillsammans med temperaturen, vilket gör att vattnet förångas igen.

De små "contrails" som formar har en liknande effekt. På platser som flikarnas kanter bildas en virvel. Detta är en sektion av tätt spinnluft. På samma sätt som vingarna sänker luftens acceleration sin temperatur och tryck, vilket medför att kondensationen bildas i luften. Virveln kommer i slutändan att släppa ut och kondensationen avdunstar.

Faktiska kontraster som bildar sig bakom plan i höga höjder beror på en liknande men annan effekt, och det finns några frågor här diskuterar dem.

    
svaret ges 01.05.2015 17:17
3

Federicos svar spikar exakt vad som händer, men för oss Poetry majors kan grafen se förvirrande. Låt mig lägga till den här förenklade förklaringen, plus adressen något som visade sig kort i ett nu-borttaget svar.

Kort sagt sker kondens med kylning. Vi ser flytande kondens på sidan av ett kallt glas vätska på en varm dag och händer när luften "här" (nära glaset) kyls under daggpunkten, så att fuktigheten kondenseras till vattendroppar på glaset.

När man ser moln / kondens / ångspår som bildar sig ovanför eller direkt bakom en flygplan som ligger under fuktiga förhållanden, inträffar samma grundläggande fenomen, men i stället för att kondensera på en yta, har kondenseringen form av en "moln" eller "ångspår" som strömmar bakom vingen. Här är kylningen orsakad av luften: luften ovanför vingen har lägre tryck, det har svalnat (PV = NRT, vagt minns från fysiken, P resurs går ner, det gör T ), och när luften är fuktig med spridningen mellan temperatur och daggpunkt mycket nära, är kylningen tillräcklig för att ge dig kondens.

En liknande men distinkt fenomen som orsakar kondens på vingarna, men inte bakom dem, är kallt nedsänkt bränsle. När ett flygplan har flykt på hög höjd under en längre tid, där temperaturen ligger långt under frysning (-40 grader eller så), kyls bränslet inuti tankarna i vingen till liknande temperaturer. På marken verkar detta bränsle som vätskan i glaset, och du får kondens på vingarna och ofta "kallt nedsänkt bränslefris" som bildas efter att kondensationen fryser på vingsytan.

Det här är INTE vad som orsakar ångspåren som observerades i den ursprungliga frågan, eftersom det inte finns tillräckligt med tid för att kylvattnet kyls av den kalla vingen. Det händer på grund av förändringen i lufttrycket. Parkerad, du har inte hiss / lågt tryck, så att kylmekanismen är borta, men med stationär luft har du den andra effekten på jobbet.

    
svaret ges 01.05.2015 19:22

Läs andra frågor om taggar Kärlek och kompatibilitet Skor Gear 12 Stjärntecken Grunderna

Lawn traktor stallar efter några minuter Could fly-by-wire skydda mot en start svans strejk?