Tvar kouřové stopy za letadlem

Často vzhlížíme k nebi a díváme se po vysoko letících dopravních letadlech, čmárajících po modré obloze dlouhé či kratší čáry kondenzačních pruhů. Ty vznikají rychlou expanzí horkých plynů, vystupujících z turbín ven do atmosféry a v nichž je velké množství mikroskopických kondenzačních jader, na kterých kondenzuje atmosférická vlhkost v prudce se ochlazujícím plynu. V sušším vzduchu kondenzační pásy za letadlem brzy mizí, ve vlhkém vzduchu se tyto pásy udržují i po desítky minut. Dokonce se podle toho dá i odhadovat vývoj počasí – dlouhotrvající kondenzační pásy předvídají zhoršení počasí, velkou oblačnost a srážky, nejspíše blížící se přechod atmosférické fronty.

Při pozorném sledování tvaru kondenzačního pásu za letadlem si všimneme, že kouř nevede od motorů po přímce, ale že se lehce odklání do stran na vnější stranu letadla a teprve v určité vzdálenosti za letounem se pruhy kouře k sobě zase přiblíží, případně se spojí. Čím to je? Proč se kouř či vodní pára za letadlem takto deformuje?

Odpověď najdeme v principu indukovaného odporu, který vzniká přefukováním vzduchu ze spodní nad horní plochu křídla vlivem přetlaku vespod a podtlaku navrch křídla. Vzduch sice nepřetéká rovnou podél rozpětí křídla, protože vlivem rychlosti letu ubíhá dozadu za letadlo, ale tendence k přefukování se projeví alespoň mírným odkloněním obtékajícího proudu směrem od trupu ke koncům křídel. Nejostřejší svist je samozřejmě na samém konci křídla, kde se vzduch roztáčí do rychlého víření, ale efekt je znatelný nejen zde, ale i blíže k trupu. Omezení zakřivení obtékajícího proudu napomáhají např. velká vřetena, umísťovaná i v několika kusech na křídla a přečnívající daleko za odtokovou hranu.

Zdeformovaná kondenzační stopa za letadlem nám tak ukazuje, jak výrazně funguje tendence k přefukování vzduchu přes křídlo. Při delší trvanlivosti kondenzačního pásu se dokonce mohou vytvořit zajímavé útvary v podobě vln či pravidelných zvýrazění kouře, což je zase důsledek rotace a zvlnění vzduchu, ubíhajícího za letadlo.

Kolem křídel můžeme za určitých okolností pozorovat ještě další viditelné útvary, kterých si všimneme nejspíš jako cestující v dopravním letadle, pokud zrovna sedíme tak, že vidíme na konec křídla. Při letu v prostoru s vysokou vlhkostí vzduchu (často před přistáním, v malých výškách, při deštivém nebo mlhavém počasí) se na samotných koncích křídel objevují dlouhé šmouhy, které vypadají jako kouř z dýmovnic, jaký třeba používají letečtí akrobaté pro zkrášlení a zviditelnění svých vzdušných figur. Dopravní letadla však takovouto okrasu nepotřebují; uvedený jev vzniká rovněž v důsledku přefukování vzduchu ze spodní nad vrchní část křídla přes jeho konec. Při přechodu nad horní část křídla, kde panuje podtlak, vzduch expanduje a při tomto rozpínání se současně ochlazuje. Při dostatečné vlhkosti vzduch dojde ke kondenzaci vodní páry a ta se objeví jako mlžný kouřový pruh za konci křídel.

Z podobných příčin, tedy přechodem vzuchu do náhlého podtlaku, vznikají také okouzlující mlžné efekty kolem rychlých letadel, letících nadzvukovou rychlostí skrze atmosféru s vysokou vlhkostí – doslova je tak zviditelněný supersonický třesk.