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神秘氣流的成因

　　托互聯(lián)網(wǎng)的福，這些年很多人才有機會(huì )看到這種神秘現象。然而，一個(gè)驚人的事實(shí)是，國外對發(fā)動(dòng)機前產(chǎn)生的這種神秘氣流的研究，其實(shí)已經(jīng)有超過(guò)六十年的歷史了。

　　一直以來(lái)，這些神秘氣流形成的原因，都藏匿于寫(xiě)滿(mǎn)無(wú)數公式的論文中，所以，很多人雖然對現象嘖嘖稱(chēng)奇，但對其背后的原因卻不是很了解。有人開(kāi)玩笑說(shuō)，這是發(fā)動(dòng)機在尿尿；還有人，沒(méi)有經(jīng)過(guò)多少思考，就拍腦袋說(shuō)，這是飛機在放油。

　　實(shí)際上，這種現象叫作“地面渦流”（Ground  vortex），簡(jiǎn)稱(chēng)地面渦。既然是一種渦流，這就好理解了，龍卷風(fēng)就是一種渦流，而地面渦的形狀跟龍卷風(fēng)也很神似，像一條小白龍。

地面渦形成簡(jiǎn)單示意圖

　　當發(fā)動(dòng)機的進(jìn)氣口吸氣時(shí)，空氣從四面八方進(jìn)入進(jìn)氣口。由于發(fā)動(dòng)機貼近地面，使得貼地氣流的流動(dòng)受到限制，此時(shí)，如果有側風(fēng)吹過(guò)，上升氣流開(kāi)始扭動(dòng)，繼而快速旋轉，于是渦流就形成了。

　　要形象地理解地面渦的形成過(guò)程，我們可以這樣想象，也許不是很恰當，但有助于大家的理解。想象一下，發(fā)動(dòng)機高速轉動(dòng)時(shí)，其周?chē)罅康目諝獗晃?，導致發(fā)動(dòng)機周?chē)òǖ孛妫鈮汉艿?，因此，遠處的空氣得趕緊跑過(guò)去填這個(gè)“坑”；在跑過(guò)去的過(guò)程中，空氣的步伐越來(lái)越快，當它跑到發(fā)動(dòng)機口下方時(shí)，按理，因為慣性，它依然有保持向前沖的趨勢，但是，上方發(fā)動(dòng)機的進(jìn)氣口產(chǎn)生強大吸力，及時(shí)拉住了它（空氣），空氣沒(méi)辦法，只好扭轉身體，并向上走，扭轉著(zhù)，扭轉著(zhù)，渦流就形成了。

若發(fā)動(dòng)機接近機身，在機身上也會(huì )形成渦流

　　實(shí)際上，上圖中，就算沒(méi)有機身產(chǎn)生的那一條渦旋，地面渦也可以同時(shí)產(chǎn)生幾條渦旋，而不只是一條。

神秘氣流為何不常見(jiàn)到？

　　你也許乘機無(wú)數，卻從未看到過(guò)這種神秘氣流，不過(guò)，不要因此就懷疑你如此“不幸”，所乘坐的客機都沒(méi)有地面渦形成。其實(shí)，在晴朗干燥的大氣條件下，地面渦也會(huì )產(chǎn)生，只是你看不見(jiàn)而已。只有在大氣濕度很高，或者地面潮濕時(shí)，你才能輕而易舉地發(fā)現地面渦的身影。因此，下雨后去乘機時(shí)，你可以找個(gè)合適的角度仔細觀(guān)察一下。

　　我們知道，龍卷風(fēng)的中心轉速最快，跟龍卷風(fēng)類(lèi)似，發(fā)動(dòng)機產(chǎn)生的地面渦也是這樣的。

　　氣體產(chǎn)生的渦旋都有這樣一個(gè)特征，即，越接近中心，轉速越快。從上面的gif圖中可以看出，外圍的紅斑沒(méi)有里面的紅斑轉動(dòng)得快，而里面的紅斑又沒(méi)有內部的箭頭轉動(dòng)得快。

　　根據伯努利定律，在等高流動(dòng)時(shí)，流體速度越快，氣壓就越低。

　　機翼上方的空氣流速大于機翼下方，所以上方的氣壓小于機翼下方的氣壓，正是這個(gè)壓力差讓飛機得以起飛

　　而氣壓越低，溫度就越低，所以，地面渦產(chǎn)生時(shí)，渦流的中心由于低氣溫，水蒸氣發(fā)生凝結，變成了白色的霧氣，這才變得可見(jiàn)。

地面渦對發(fā)動(dòng)機有危害嗎？

　　對于發(fā)動(dòng)機產(chǎn)生的地面渦，10個(gè)人里面估計有9個(gè)人樂(lè )見(jiàn)其成，因為它太好看了，很神奇。然而，對于飛機制造商來(lái)說(shuō)，這看上去很美的現象，卻是需要極力避免的。

　　現在的客機，為了增加載客量，翅膀越做越大，越做越長(cháng)，后果是，在飛行時(shí)，長(cháng)長(cháng)的機翼很容易向上彎曲，這會(huì )帶來(lái)升力的下降和一些安全隱患。

波音787測試時(shí)，機翼可向上彎曲7.9米

　　所以，為了讓機翼減少彎曲，一個(gè)妙招兒就是：把笨重的發(fā)動(dòng)機吊在機翼上。這種辦法，不僅能減少機翼彎曲，還有一個(gè)益處，就是發(fā)動(dòng)機遠離機身，乘客聽(tīng)到的噪音會(huì )大為減少。另外，吊在機翼上的發(fā)動(dòng)機，離地面更低了，這樣也便于維護（你可以腦補一下，每次維護發(fā)動(dòng)機都需要爬梯子的窘境）。

　　然而，凡事有利也有弊，發(fā)動(dòng)機的這種安置位置，因為離地面更近，導致它更容易產(chǎn)生地面渦。地面渦就像龍卷風(fēng)一樣，會(huì )產(chǎn)生強大的吸力，如果地面有顆小螺絲釘或者一枚硬幣，那么這將是發(fā)動(dòng)機的噩夢(mèng)。就算地面沒(méi)有雜物，只是吸入過(guò)多水汽或地面沙塵，其對發(fā)動(dòng)機的磨損也很厲害。

雪沫被吸入發(fā)動(dòng)機

這款發(fā)動(dòng)機真抗造

這款發(fā)動(dòng)機更抗造，什么都敢吸！

怎么避免地面渦？

　　為了避免地面渦的發(fā)生，飛機制造商也沒(méi)少折騰。一是，把發(fā)動(dòng)機盡量抬高一些，但是，這方法雖然管用，但不是每次都管用。比如下圖中，這個(gè)發(fā)動(dòng)機其實(shí)已經(jīng)很高了，依然會(huì )產(chǎn)生地面渦。

　　二是，把發(fā)動(dòng)機的部分氣流引出來(lái)，吹向產(chǎn)生地面渦附近的地面。此方法經(jīng)試驗表明，簡(jiǎn)單易行，效果顯著(zhù)。只是，這增加了發(fā)動(dòng)機的成本，也減弱了發(fā)動(dòng)機的效率，終究不是完美的解決方案。

從發(fā)動(dòng)機引出部分氣流吹向地面渦示意圖

　　雖然防止地面渦帶來(lái)的危害還有別的辦法，但有一個(gè)大家最容易理解并且大都想得到的簡(jiǎn)易辦法是，多請幾個(gè)清潔工，把客機跑道打掃得干凈一些，再干凈一些。畢竟，渦流本身不會(huì )對發(fā)動(dòng)機有損害，帶來(lái)?yè)p害的是渦流中夾雜的那些被吸取的異物。