Почему истребитель оставляет белый след в небе

Расскажем подробнее о том, почему самолет оставляет белый след в небе. При сжигании авиационного топлива из сопла двигателя под высоким давлением истекает мощная высокотемпературная струя газов. В ее состав входит большое количество водяного пара, углекислый газ, немного оксидов азота, угарного газа и сажи (несгоревших микрочастиц углерода).
Чистота выхлопа зависит от вида и состояния двигателя. Ранние модели с камерами сгорания старого типа могут оставлять дымный след, насыщенный частицами сажи. Современные двигатели отличаются чистым выхлопом. Поэтому в большинстве случаев полосы, которые мы видим в небе как следы от самолетов, это не химтрейлы, а мгновенно замерзающий водяной пар из выхлопных газов.
В высоких слоях атмосферы, на уровне от 8–10 км, температура за бортом падает ниже -40…-50 °С. Температура газов, выходящих из реактивного сопла ТРД, в обычном режиме составляет 500–750 °С, а при включении форсажа достигает 1500–2000 °С. Насыщенный водяной пар в составе газовой струи истекает со скоростью 500–1000 м/с и выше, конденсируется на морозе и создает полосы из крошечных кристаллов льда. В режиме форсажа из сопла дополнительно выходит длинное пламя ярко-оранжевого или синеватого цвета.

Самолет, оставляющий в небе белый след, может быть реактивным или турбовинтовым, любого назначения: истребитель, бомбардировщик, грузовой, пассажирский лайнер и т.д. Причина возникновения конденсационного следа – это не определенная модель самолета, а замерзание содержащегося в газовой струе водяного пара.
Чаще всего он замерзает, когда самолет летит на большой высоте – в верхних слоях тропосферы, на уровне 8–10 км или выше. Но при сильном морозе и высоком уровне влажности белые полосы за самолетами могут образовываться и на меньших высотах. Например, на ледовом аэродроме «Амундсен-Скотт» в Антарктике (2830 м над уровнем моря) при морозе -50 °С и ниже инверсионные следы видны даже при взлете и посадке самолетов. Поэтому называть конденсационный след высотным не совсем корректно.
При соприкосновении с ледяным воздухом выходящий из сопла горячий водяной пар тут же превращается в миниатюрные кристаллы льда. Но иногда инверсионного следа нет. Например, если воздух сухой, капли воды и кристаллы льда быстро испаряются. И наоборот, если воздух вокруг влажный, микрокристаллы льда остаются надолго, контрейлы тянутся на многие километры и превращаются в перистые облака.

Гражданские самолеты оставляют за собой ровные широкие линии, идущие четко за двигателями на постоянной эшелонной высоте. У истребителей характер конденсационных следов отличается:

1. Динамика, сложная геометрия. Из-за резкого изменения высоты полета, скорости и режима работы двигателей контрейлы истребителей часто бывают прерывистыми или закрученными, могут уходить вверх, извиваться, делать петли, спирали и другие виражи. На форсаже шлейф выглядит особенно плотным и ярким, но из-за сильной турбулентности может деформироваться или прерываться.
2. Аэродинамические срывы – краевые эффекты, которые обычно появляются на крыльях и носовой части истребителей при выполнении маневров. Это связано с тем, что с некоторых частей машины при перепадах давления срывается конденсат. Тогда плотные белые шлейфы идут не только от сопел, но и от консолей крыла и носовой части, в форме конусов вокруг самолета.
3. Одна или две параллельные линии, сливающиеся в одну. Истребители с двумя двигателями, например, МиГ-29, оставляют позади две близко расположенные полосы. Но из-за близкого расположения и маневренности самолета эти параллельные линии быстро сливаются в общий инверсионный след. Поскольку двигатели расположены в фюзеляже, расстояние между полосами небольшое, и инверсионный след у истребителей узкий. Для сравнения, у гражданских лайнеров с двигателями на крыльях полосы шире.
4. Минус для стелс-самолетов. Конденсационный след может выдать положение истребителя-невидимки, особенно в условиях высокой влажности и низкой температуры.

Каким бы красивым ни был шлейф позади самолета, он не передает и сотой части впечатлений от полета. Поэтому лучше всего выбрать программу и совершить полет на истребителе в роли второго пилота, например, опробовать высший пилотаж на МиГ-29 или полетать на МиГ-21.
В предыдущей статье мы сравнили 2 вида экстремальных развлечений – полет на истребителе и прыжок с парашютом.