¿Cómo se crean los conos de condensación en los aviones supersónicos?

Es importante tener en cuenta que el vehículo no viaja a una velocidad supersónica cuando se producen collares de condensación (cohetes) o conos de condensación (aviones). Es simplemente cerca de la velocidad del sonido.

Desde el punto de vista del vehículo

El aire es acelerado por el efecto de desplazamiento del vehículo: empuja el aire hacia un lado y alrededor de sí mismo, lo que hace que el flujo se acelere y se vuelva supersónico en relación con el vehículo. Esta aceleración está directamente relacionada con una presión más baja (consulte esta respuesta para obtener una explicación detallada), y el aire con una humedad relativa alta será empujado más allá de su punto de rocío , lo que hará que el vapor de agua se condense. Tenga en cuenta que el inicio de la condensación se retrasa ligeramente, por lo que la niebla no indica estrictamente la región de menor presión. Además, el cono delantero no es lo mismo que el frente de choque delantero de un amortiguador lambda .

Sin embargo, el límite posterior de la condensación es de hecho causado por una onda de choque. El área de baja presión termina instantáneamente por un choque de compresión, cuando el flujo supersónico alrededor de la aeronave se desacelera abruptamente a una velocidad subsónica por un choque de compresión. Esto eleva la presión del aire local de nuevo a alrededor de la presión ambiental, por lo que la capacidad de absorber agua aumenta nuevamente y la niebla se evapora. Nuevamente, esto sucede con un ligero retraso, por lo que el final del área de condensación no coincide con el choque de compresión sino que lo sigue.

Desde el mirador del aire

Dado que el área de baja presión es causada por la aeronave, viaja con la aeronave y también lo hace el efecto de condensación. El aire alrededor del avión o cohete es acelerado hacia el vehículo por su campo de presión, lo que provoca la condensación. Ahora el aire es tan rápido con respecto al vehículo que es desacelerado y recomprimido por un golpe directo, haciendo que la condensación desaparezca nuevamente.

factores

Un vehículo relativamente contundente que viaja cerca de Mach 1 y aire húmedo y casi saturado son los factores que ayudan a que se produzca este efecto. Tenga en cuenta que puede presenciar efectos de condensación similares sobre las alas de los aviones en aire húmedo durante la fase de aterrizaje, cuando los flaps están completamente desplegados. Aquí, sin embargo, la condensación no termina abruptamente, ya que no se trata de choque. Además, las perturbaciones producidas por la aeronave no llegan tan lejos a menor velocidad, por lo que la condensación ocurre solo cerca de la superficie de la aeronave. La franqueza ayuda: la cabina genera su propia pequeña área de condensación poco después de su espesor máximo, donde la succión debido al desplazamiento es más alta.