飞机也小便？多图解密

快乐奋斗 · 发表于 2015-5-13 17:01:35

你看到的飞机“尿尿”，其实是一种神秘气流

一直以来，这些神秘气流形成的原因，都藏匿于写满无数公式的论文中，这导致很多人虽然对现象啧啧称奇，但对其背后的原因却不是很了解。有人开玩笑说，这是发动机在尿尿；还有人，没有经过多少思考，就拍脑袋说，这是飞机在放油。实际并非如此。
一些客机或者战机，当它们静止在跑道上，或者缓慢地行驶在跑道上时，发动机前有时会产生一道类似龙卷风的神秘气流，它们是怎么形成的呢？对飞机是否有危害，又如何避免？在说其原因之前，咱们还是先来欣赏一下飞机发动机的杰作，一饱眼福。（注：括号内为图注）

（“波音YC-14”，你这是在玩杂技吗？）

（波音C-17环球霸王III）

（再从远处欣赏一下，“c-17环球霸王”带来的神秘气流）

（“热气”腾腾的样子，似乎“吸”得很过瘾嘛，又像是飞机在倒开水，或者像……）

（驾驶员：嗨，发动机，你到底吸完了没（或者拉完了没）？我要起飞啦！）
[size=; font-size: inherit,inherit]神秘气流的成因
托互联网的福，这些年很多人才有机会看到这种神秘现象。然而，一个惊人的事实是，国外对发动机前产生的这种神秘气流的研究，其实已经有超过六十年的历史了。
实际上，这种现象叫作“地面涡流”（Ground vortex），简称地面涡。既然是一种涡流，这就好理解了，龙卷风就是一种涡流，而地面涡的形状跟龙卷风也很神似，像一条小白龙。

（地面涡形成简单示意图）
当发动机的进气口吸气时，空气从四面八方进入进气口。由于发动机贴近地面，使得贴地气流的流动受到限制，此时，如果有侧风吹过，上升气流开始扭动，继而快速旋转，于是涡流就形成了。

要形象地理解地面涡的形成过程，我们可以这样想象，也许不是很恰当，但有助于大家的理解。想象一下，发动机高速转动时，其周围大量的空气被吸走，导致发动机周围（包括地面）气压很低，因此，远处的空气得赶紧跑过去填这个“坑”；在跑过去的过程中，空气的步伐越来越快，当它跑到发动机口下方时，按理，因为惯性，它依然有保持向前冲的趋势，但是，上方发动机的进气口产生强大吸力，及时拉住了它（空气），空气没办法，只好扭转身体，并向上走，扭转着，扭转着，涡流就形成了。

（若发动机接近机身，在机身上也会形成涡流）
实际上，上图中，就算没有机身产生的那一条涡旋，地面涡也可以同时产生几条涡旋，而不只是一条。
[size=; font-size: inherit,inherit]神秘气流为何不常见到？
你也许乘机无数，却从未看到过这种神秘气流，不过，不要因此就怀疑你如此“不幸”，所乘坐的客机都没有地面涡形成。其实，在晴朗干燥的大气条件下，地面涡也会产生，只是你看不见而已。只有在大气湿度很高，或者地面潮湿时，你才能轻而易举地发现地面涡的身影。因此，下雨后去乘机时，你可以找个合适的角度仔细观察一下，运气好的话可以看到。
我们知道，龙卷风的中心转速最快，跟龙卷风类似，发动机产生的地面涡也是这样的。

（气体产生的涡旋都有这样一个特征，即，越接近中心，转速越快。从上面的gif图中可以看出，外围的红斑没有里面的红斑转动得快，而里面的红斑又没有内部的箭头转动得快。）
根据伯努利定律，流体速度越快，气压就越低。

（机翼上方的空气流速大于机翼下方，所以上方的气压小于机翼下方的气压，正是这个压力差让飞机得以起飞）
而气压越低，温度就越低，所以，地面涡产生时，涡流的中心由于低气温，水蒸气发生凝结，变成了白色的雾气，这才变得可见。
[size=; font-size: inherit,inherit]地面涡对发动机有危害吗？
对于发动机产生的地面涡，10个人里面估计有9个人乐见其成，因为它太好看了，很神奇。然而，对于飞机制造商来说，这看上去很美的现象，却是需要极力避免的。
现在的客机，为了增加载客量，翅膀越做越大，越做越长，后果是，在飞行时，长长的机翼很容易向上弯曲，这会带来升力的下降和一些安全隐患。

（波音787测试时，机翼可向上弯曲7.9米）
所以，为了让机翼减少弯曲，一个妙招儿就是：把笨重的发动机吊在机翼上。这种办法，不仅能减少机翼弯曲，还有一个益处，就是发动机远离机身，乘客听到的噪音会大为减少。另外，吊在机翼上的发动机，离地面更低了，这样也便于维护（你可以脑补一下，每次维护发动机都需要爬梯子的窘境）。
然而，凡事有利也有弊，发动机的这种安置位置，因为离地面更近，导致它更容易产生地面涡。地面涡就像龙卷风一样，会产生强大的吸力，如果地面有颗小螺丝钉或者一枚硬币，那么这将是发动机的噩梦。就算地面没有杂物，只是吸入过多水汽或地面沙尘，其对发动机的磨损也很厉害。

（雪沫被吸入发动机）

（这款发动机真抗造）

（这款发动机更抗造，什么都敢吸！）
[size=; font-size: inherit,inherit]怎么避免地面涡？
为了避免地面涡的发生，飞机制造商也没少折腾。一是，把发动机尽量抬高一些，但是，这方法虽然管用，但不是每次都管用。比如下图中，这个发动机其实已经很高了，依然会产生地面涡。

二是，把发动机的部分气流引出来，吹向产生地面涡附近的地面。此方法经试验表明，简单易行，效果显著。只是，这增加了发动机的成本，也减弱了发动机的效率，终究不是完美的解决方案。

（从发动机引出部分气流吹向地面涡示意图）
虽然防止地面涡带来的危害还有别的办法，但有一个大家最容易理解并且大都想得到的简易办法是，多请几个清洁工，把客机跑道打扫得干净一些，再干净一些。毕竟，涡流本身不会对发动机有损害，带来损害的是涡流中夹杂的那些被吸取的异物。
[size=; font-size: inherit,inherit]（作者注：本文是为解答“寒木钓萌”头条号发布的前一篇文章中，不少网友就某个问题的疑问所发。）
[size=; font-size: inherit,inherit]参考资料：
1、http://www.wpi.edu/Pubs/ETD/Avai ... h_Thesis_Report.pdf
2、地面涡研究—马申义
（本文原载于“蝌蚪五线谱”）作者：寒木钓萌（

科普作家）

syx523 · 发表于 2015-5-13 19:28:34

清洗发动机吗

快乐奋斗 · 发表于 2015-5-13 22:57:47

syx523:清洗发动机吗
(2015-05-13 19:28)

仔细读一读，看一看学一学嘛(^_^)

逆风亦飞翔 · 发表于 2015-5-14 09:07:33

人会不会被吸进去啊？

lisawang2015 · 发表于 2015-5-14 14:04:33

沈洁:人会不会被吸进去啊？ (2015-05-14 09:07)

发动机两侧都有安全标示！切记不要在发动机启动时靠近他！

handsomeboys · 发表于 2015-5-14 16:27:15

飞机也尿尿

fight · 发表于 2015-5-15 17:36:41

哎哟，这么亮。不错

内容来自[触屏版]

快乐奋斗 · 发表于 2015-5-19 14:45:14

飞机✈啊飞机✈

珀尔 · 发表于 2015-5-29 12:31:23

照片不错

lei雷 · 发表于 2015-6-1 09:14:36

不错不错

favorright · 发表于 2015-6-1 11:14:01

这个很神奇，涨知识了

ghrh · 发表于 2015-6-2 09:07:45

涨姿势

qq297456509 · 发表于 2015-6-2 20:23:10

这些图片怎么弄来的呀

内容来自[触屏版]

追风的人 · 发表于 2015-6-4 16:04:53

不就是一些气流吗

1220963627 · 发表于 2015-6-7 15:52:07

执照考试应该学过吧

漫步云端丶 · 发表于 2015-6-8 21:44:25

以前还不是很懂，多谢楼主分享经验

lys62440086 · 发表于 2015-6-9 16:12:31

写得很好！

yunhom2008 · 发表于 2015-7-14 12:48:51

真长见识

机械员八度马 · 发表于 2015-7-14 22:57:24

科学能解释了就好

那有女人在那睡 · 发表于 2015-7-29 18:04:21

好灰机

houjing53 · 发表于 2015-8-2 20:52:36

看起来很炫么！

zhangpeng0318 · 发表于 2015-8-8 17:20:53

写得很好！

a12431 · 发表于 2015-8-24 23:32:31

试车经常见，挺担心的，现在明白了

pagliacci · 发表于 2015-8-26 18:35:43

话说送飞机的时候，下雨下雪经常能看到这种现象啊

智者愚者 · 发表于 2015-8-30 12:56:11

长知识了

aircraftboy · 发表于 2015-8-31 22:00:59

长知识了

396180019 · 发表于 2015-9-6 00:00:39

涨姿势了

mucken · 发表于 2015-11-3 11:05:27

人都能吸进去，别说是气流了，这事很正常的现象

heroyanzi · 发表于 2015-11-19 17:58:49

长知识了！看得好爽！！

追风的人 · 发表于 2015-11-20 11:25:10

zhe这是吸入的气流吧

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