飛行機雲について
はじめに
道端や空を見ながら歩いたり、考え事をすることが多いのですが、先日
そういえば飛行機雲について何も知らないな〜
と思ったので調べてみました
出典
本記事は以下のリンクのまとめ的なものになります
名称
- 別名: 航跡雲（こうせきうん）
- コントレイル（contrail、condensation trail（「結露の足跡」の意）の略）
- ベイパートレイル（vapor trail、「蒸気の足跡」の意）
コントレイルはなんかかっこいい！
ちなみにこの記事のURLの末尾は what-is-hikoki-gumo になってると思います
この部分はslug(スラグ)と呼ばれています
最初は調べて普通に英語で書こうと思ったんですが、contrailもvapor trailも知らなかったのでこのようにしてみました
発生原因
飛行機雲は、主に次の2つの原因によって生ずる。
- エンジン排気中の水蒸気が主因であるもの
- 翼付近の低圧部に起因するもの
エンジン排気中の水蒸気が主因であるもの
エンジンの排気により空気中の水分が増加し、飽和水蒸気量にまで達する場合があり、それが凝縮し水滴、氷になり雲となる。
航空機の燃料として
- レシプロエンジンの場合: ガソリン
- ジェットエンジンの場合: 灯油をベースとしたケロシン
いずれも主な成分は炭化水素であり、炭素は燃えて二酸化炭素になり、水素は水となり、水蒸気として放出される。
ガソリンの燃焼について
ガソリン成分のオクタン()の完全燃焼を化学式で表すと、次のようになり、二酸化炭素と水が生じる
完全燃焼時は上記の通り、有害物質は発生しない
しかし実際にはエンジン内の空燃比にバラツキがあり不完全燃焼を起こすため、有害物質を発生させる
有害物質
- （一酸化炭素）
- 酸素不足により発生する
- （炭化水素）
- 完全燃焼する理論空燃比付近で低くなる
- （窒素酸化物）
- 理論空燃比近傍(完全燃焼時)では燃焼温度が高くなるため、吸入空気中の窒素()が酸化して生成される
炭化水素と窒素酸化物は光化学スモッグの原因となる
ref: 混合気の空燃比とは？エンジンに供給される空気質量を燃料質量で割った値【バイク用語辞典：排気系編】 | clicccar.com
空燃比について
空燃比（くうねんひ、Air / fuel ratio）とは、炭化水素等の燃料を空気で燃焼させた熱を利用する熱機関類における燃焼の際の、空気質量を燃料質量で割った無次元量である。A/F（エーバイエフ）やAFRと略される
混合気中の酸素と燃料が、過不足なく反応する時の空燃比を理論空燃比という
エタノールを含有しないガソリン1 gの燃焼には空気14.7 gが必要であり、ガソリンにおける理論空燃比は14.7となる
ref: 空燃比 - Wikipedia
翼付近の低圧部に起因するもの
エンジン排気中の水蒸気による雲は大気中の水蒸気量そのものが増加するため、低圧に起因する雲よりも長く安定して残る
旋回などの高G機動時に生じ、水平飛行時には普通この種の雲は見られない。
気象との関係
「飛行機雲は天気の変わる兆し」といわれている
- 飛行機雲がはっきりと表れるとき: 上空の空気が水蒸気を多く含んでいるため天気が悪くなることを示している
- 飛行機雲がすぐに消えるとき: 上空の湿度が少ないため 天候は悪化しない(晴れ) ことを示している
スモーク
ブルーインパルスなどが作る航跡は飛行機雲ではない
あれは油(スピンドルオイル、潤滑油の一種)を排気口付近に噴出する事によって高温の排気ガスの中で燻された（不完全燃焼）状態になりスモークとして見えるようになるもの
カラースモーク
スピンドルオイルに染料を混ぜることでカラースモークとなる
1964年の東京オリンピックでは、カラースモークで五輪のマークが上空に描かれた
(元の出典不明、大空を舞う航空自衛隊【ブルーインパルス】３つの時代をひも解く！ - Middle Edgeより)
その他
アメリカ空軍のステルス戦闘機などは飛行機雲による発見を防ぐために、塩化フッ化スルホン酸を排気に混ぜ飛行機雲の発生を抑える機能が備わっているらしい
塩化フッ化スルホン酸について調べたけど、どうも正しい情報が見つからない
あたりに考察がありました
最後に
飛行機雲について調べていただけなのにオクタンの燃焼や空燃比にまで飛んでしまった