殲20飛不出音爆雲,表明它不能超音速,不如美國F22?

 

殲20的音爆雲是P出來的!

時間過得真快,當初“黑絲帶”首飛引發無數軍迷狂歡的場景猶在眼前,眨眼間這一幕已經過去十年了。十年間,殲20變了很多,盡管不再是昔日的“小甜甜”,卻依然是咱中國軍迷心中最癡迷的“牛夫人”。

殲20飛不出音爆雲,表明它不能超音速,不如美國F22?

十年前的殲20

大家對殲20的期待比較高,處處都想跟美國的F22比高低。作為全球第一款五代戰鬥機,F22據說有“四超”:超音速巡航、超機動、超隱身和超視距攻擊。許多人覺得F22有的殲20自然也應該有,然而幾年過去了,殲20從未向世人展示它的任何一項超級性能,甚至連超音速飛行都沒見過,於是有人開始不自信起來。

你可能會說,殲20可以超音速呀,我在網上看過它飛出過音爆雲!沒錯,就下麵這張圖片,看起來很像那麼回事。

殲20飛不出音爆雲,表明它不能超音速,不如美國F22?

這張圖片是網友P的

還有朋友拿出了另一張圖,證明殲20飛超音速完全不在話下:

殲20飛不出音爆雲,表明它不能超音速,不如美國F22?

這張圖P得比較馬虎

很遺憾,這兩張圖片都是軍迷用軟件P出來的,其中上麵那張的原圖正是F22戰鬥機,而第二張殲20音爆雲的圖P得很馬虎。

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對比一下F22的圖片

殲20能不能超音速?當然可以,早在殲六的年代,超音速飛行就已經不在話下,現代殲擊機沒有哪個做不到超音速,難的是超音速巡航,也就是長時間保持1馬赫以上的高速度飛行。你不知道隻能說明你沒看見,並且,所謂的音爆雲並非超音速飛行才有。

音爆雲這個提法不準確

如果你問一個物理學家,他會告訴你這團出現在飛機周圍的霧氣叫“冷凝雲”或者“蒸氣錐”。

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F/A-18飛出“音爆雲”

也許跨音速飛行能產生類似的現象,但隻要條件合適,你達不到音速它也能產生冷凝雲。冷凝雲的形成與氣壓有關。

空氣裏有一些水蒸氣,它們大多是分散的水分子,所以平時我們看不見它。空氣中水分子比較少時我們會覺得空氣很幹燥,反過來就會感覺空氣濕得能擰出水來,但這時候我們依然看不到它們——空氣始終是透明的。一旦溫度降低到結露點,同時空氣中有一些微塵,這些水分子就會凝結在一起形成一個個小水滴,這就是我們常見的霧或者雲。

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水蒸氣冷凝形成雲霧

飛機依靠機翼的升力飛行,機翼在高速向前運動的同時將周圍的空氣向下壓,從而獲得一個向上的反作用力。機翼向下擠壓空氣會產生一個局部高壓區,這個區域的空氣溫度隨之升高;而在機翼和機身的頂部和後方會形成一個短暫的低壓區,這個區域的壓力迅速釋放會造成溫度瞬間降低。

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機翼上下部分壓力和溫度差異

飛機機翼上下部分產生的壓力差越明顯,空氣溫度的變化會越劇烈,從而使得低壓區空氣中的水蒸氣瞬間達到冷凝點。

空氣中有多少水是關鍵

空氣中的含水量並不均衡,夏天時由於地麵蒸發量大,空氣中含有更多水分子;而冬天空氣就相對幹燥一些。在森林、湖泊和海洋的上方,空氣濕度比較大,一旦空氣形成較大的壓力差,水分子就很容易達到超飽和狀態,從而凝結起來形成霧,這也是許多飛機在做超機動飛行時,它的背麵出現濃密水霧的原因。

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F14、殲20和F22超機動飛行瞬間

戰鬥機超機動飛行時的速度遠遠達不到音速,否則強大的過載會令飛行員無法承受。之所以出現雲,首先是因為空氣中有足夠多的水蒸氣,同時機翼在超機動動作時製造了巨大的壓力差。

在靠近海麵的地方,空氣中的水汽常常接近於飽和狀態,超低空飛行的飛機很容易製造出凝結雲,即便它的速度並不快。

一個膽大的戰鬥機飛行員在做掠海飛行時,他很容易製造類似音爆雲的現象,實際上飛機此時的飛行速度並沒有達到音速。

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F/A-18掠海飛行形成蒸汽錐

B2隱形轟炸機是亞音速飛機,它在以0.6馬赫的速度超低空掠海飛行時也能製造出雲,很顯然這與音爆沒有關係。

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B2低空飛行時也能製造出冷凝雲

說到這裏,你可能會產生這樣一個疑問:

音爆雲是不存在的嗎?

答案同樣的否定的。真正的音爆雲除了要滿足空氣中有足夠多水蒸氣這一條件之外,它對飛機的速度要求也很嚴格。

音爆雲實際產生於跨音速飛行的飛機翼麵上,當飛機以0.95~1.05倍音速飛行時,機翼對氣流的擾動會放大周圍空氣的壓力和溫度差,從而在飛機後部形成圓錐狀的冷凝雲團,隨著壓力的恢複,雲滴會迅速蒸發化為無形。而如果飛機以音速的一半或兩倍音速飛行都不能形成這種形狀的雲團。

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F/A-18跨音速飛行

音爆雲與音爆本身沒有關係

由於音爆雲常常是在飛機跨音速飛行時產生,而飛機在達到音速時會產生聲音衝擊波,所以許多人將音爆雲的產生歸因為衝擊波對空氣的振動,認為音爆雲是“可視化的衝擊波”,其實這是錯誤的

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飛機在達到音速時產生衝擊波

正如前文所述,音爆雲的前端與衝擊波沒有半毛錢關係,它反應的是跨音速流動空氣等溫線的位置,是壓力和溫度變化曲線。而飛機造成的衝擊波錐麵始終在音爆雲蒸汽錐的前方。飛機在接近音速的時候就能產生這種圓錐狀的雲,所以雲的出現不是戰鬥機“突破音障”的結果。土星五號火箭跨越音速時在它的中部出現音爆雲,但火箭的衝擊波形成位置卻在尖端,二者距離達到幾十米。

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土星五號跨越音速前在中部形成蒸汽錐

為什麼殲20沒有音爆雲?

殲20可以輕鬆完成超音速巡航,之所以我們沒有拍到殲20的音爆雲,一種可能的解釋是它沒有在貼近地麵或海麵做跨越音速的飛行,或者它做了但沒有公布圖像。

超低空超音速飛行產生的激波對地麵建築物的破壞力巨大,它不僅能震碎窗戶玻璃,還可能損傷我們的聽力,除非在遠離城市的地區或海麵,一般情況下飛行員不會在訓練時這麼做。

殲20飛不出音爆雲,表明它不能超音速,不如美國F22?

殲20產生冷凝雲