科学解释：飞机拉烟是怎么回事？

人们常常在晴朗的天空中看到喷气式飞机在高空飞行时，机身后边会出现一条或数条长长的“白烟”，人们习 惯地称它为“飞机拉烟”。其实，这不是喷气式飞机喷出来的烟，而是飞机排出来的废气与周围环境空气混合后，水汽凝结而成的特殊云系，航空飞行界和航空气象学上称之为飞机尾迹，也就是人们俗称的“飞机拉烟”。那么，它是如何形成的呢？

　　按成因，飞机尾迹可分成废气尾迹、空气动力尾迹和对流性尾迹。废气尾迹又可分为废气凝结尾迹和废气蒸发尾迹。其中人们最常见的是废气凝结尾迹，也就是下面重点讨论的飞机凝结尾迹。

　　飞机飞行时消耗大量的燃料，所产生的水汽和部分热量随废气排出飞机体外，进入大气层，并与周围环境空气迅速混合而形成凝结尾迹。它的形成过程与人们常见的地面上的露水、霜和空中的云不同。飞机在高空飞行时排出的废气与环境空气相混合，此混合气体的饱和程度取决于热量与水汽增量两者的净效应。当增湿效应占优 势并超过某给定的临界值时，就会有凝结尾迹形成；当增热效应占优势时，则不会发生凝结现象，也就不会出现凝结尾迹。由于废气的增热与增湿效应是一定的，所以，此混合气体中究竟会不会出现凝结现象，将取决于环境空气自身的温度、湿度和大气压力。简而言之，环境空气温度高时是不利于凝结尾迹的形成的，只有当环 境温度相当低(通常在零下40摄氏度以下)时，才有可能出现飞机凝结尾迹。据有关资料表明，出现飞机尾迹时，空气温度多在零下41摄氏度至零下60摄氏度，约占出现飞机尾迹的86%，如果空中温度高于零下40摄氏度或低于零下60摄氏度，一般很少会出现飞机尾迹现象。

　　总的说来，冬天出现的次数多于夏天。尾迹层的厚度平均在1至2公里，下限高度冬季最低，夏季最高。在较厚的飞机凝结尾迹中，不同高度上形成的尾迹长度和浓度也是不一样的。通常在它的底部出现是长度较短而浓度较淡的尾迹，向上逐渐加长变浓，待达到一定高度后，再往上，又变成了断断续续色调浅淡的尾迹。

　　飞机尾迹在军事上有着重要价值，自近代以来，历来为各国军事家所重视。喷气式作战飞机在合适的高度上飞行最容易出现飞机尾迹。在航空作战中，飞机尾迹的出现很容易暴露飞机航迹和位置，为了避免暴露目标，就必须弄清飞机尾迹出现的高度层，选择脱离飞机尾迹的飞行高度，才能达到隐蔽自己的目的。

人们常说的飞机拉烟，其实并不是飞机拉的烟，而是飞机尾流中的水汽发生凝结而形成的特殊的云，气象上称为飞机尾迹。它是怎样形成的呢？

按成因，飞机尾迹分为废气尾迹、对流尾迹和空气动力尾迹三种，废气尾迹又可分为废气凝结尾迹和废气蒸发尾迹两种，常见的飞机尾迹多是废气凝结尾迹。

飞机起飞后，发动机向后喷出含有大量水汽的高温气体，如果环境温度很低（－４０℃以下），这些高温高湿的气体迅速和周围环境空气混合，温度迅速下降，湿度急剧增大，从而凝结产生飞机尾迹，它与飞行表演中为增强效果而施放的烟雾完全不同。

飞机尾迹的形成除与周围环境大气的温度有关外，还取决于飞行高度上的温度。经验表明，气温在－４０℃至－６０℃的高空中，若湿度在４０％以上，或对流层顶附近湿度在６０％以上，就有可能出现飞机尾迹。

飞机飞过后留下的烟，和我们通常看到的一些柴油汽车燃烧的黑烟不是一回事，柴油汽车的黑烟一般是因为燃烧不充分，而飞机留下的白烟主要是冰晶！

大型喷气式飞机的发动机使用的基本都是航空煤油，主要成分都是碳氢化合物。当在航空煤油在发动机中燃烧后，燃烧的产物是水和二氧化碳。

飞机在高空中飞行时，外界温度非常低，可达零下40-50度，甚至零下60多度。发动机燃烧后会产生大量的水分，这些水分由于最初的温度较高，所以以气态形式从发动机尾喷管喷出、随着远离发动机温度损失变成液态。当外界空气温度足够低时，液态的水于外界空气混合之后，迅速会变成过冷水滴，也就是低于0度的水滴。

如果这时外界的水汽含量较少，伴随着发动机尾部的气流扰动，水汽迅速散开变成水蒸气以气体形式散开。而如果飞机外界水汽足够饱和，过冷水不会迅速消散、会随着外界温度的迅速降低进而凝固成冰晶，而且形成的冰晶不会马上散开，这时，在飞机的发动机尾部就可以看到一条白色的尾巴。

所以，我们现在可以解释了，当飞机所在的位置一般是三万英尺以上，外界空气温度足够低，一般在零下40度以下、湿度趋于饱和时，就满足飞机发动机燃烧以后的水汽变成冰晶而不是变成气态消失掉的条件，飞机就会开始拉白烟了！

细心的可以看到，四发的飞机比如空客380或者波音747，在离飞机发动机近的地方，是有4道“白烟”，两发飞机有两道。离飞机较远的地方因为慢慢散开几道白烟就混在一起了！或者就慢慢消散了。

9.3大阅兵当天，当空中受阅梯队在天安门广场上空进行飞过时，各型表演飞机拉着绚丽的彩烟接受检阅，非常壮观，成了阅兵式上最亮丽的风景之一。

这种国产的新型彩烟是以豆油为基本原料制成的，它的环保性能很好，对空气质量的影响非常小，而且有多种颜色。它能在空中滞留10秒以上的时间，天气好的时候，数公里外都可以看到这些彩烟带。

彩烟技术成分：

白色烟剂成分:锌粉 38.5g，六氯乙烷 46.5g，氯化铵 3.0g，高氯酸钾 12.0g （六氯乙烷、氯化铵与过氯酸钾分别用粉碎机粉碎，然后过筛）

红色烟剂成分:高氯酸钾 25.0g，玫瑰精 50.0g ，三硫化锑 29.0g，阿拉伯胶 5.0g （高氯酸钾与三硫化锑分别应用粉碎机粉碎，然后过筛。）

黄色烟剂成分:氯酸钾 32.0g ，乳糖 50.0g?，三硫化锑 25.0g，碱性菊橙 8～9g?，金胺 35.0g （氯酸钾与乳糖分别应用粉碎机粉碎，然后过筛）。

绿色烟剂成分:氯酸钾 27.0g，孔雀绿 45.0g，三硫化锑 23.0g，阿拉伯胶 5.0g （氯酸钾与三硫化锑分别应用粉碎机粉碎，然后过筛）。

紫色烟剂成分:氯酸钾 26.0g，靛蓝 22.0g，玫瑰精 16.0g，对位红 21.0g，面粉 15.0g （氯酸钾应用粉碎机粉碎，然后过筛）。

蓝色烟剂成分:氯酸钾 28.0g，甲基蓝 17.0g，靛蓝 40.0g，面粉 15.0g （氯酸钾应用粉碎机粉碎，然后过筛）。

其原理是：

（1）利用烟雾剂燃烧产生化学反应生成烟（例如药剂中含有硝酸钾、硫磺、雄黄等成分，燃烧后分解出三硫化二砷气体这种气体呈黄色烟雾状）。

(2)利用燃烧产生的热量使染料升华获得彩烟，药剂燃烧后产生的热量使染料由固体颗粒升化为彩色蒸气，在大气中染料冷凝成有色烟云，彩色烟云都是利用这种方法获得的。要想获得理想的彩色烟云，通常都是采用有机染料升华的方法并且药剂燃烧温度不宜太高，如果超过染料的分解温度会使有机染料分解，则不会获得有色烟云。在烟雾中有机染料有靛蓝、玫瑰精、偶红、次甲蓝、槐黄、酞青蓝等。