飞机的尾巴

韩启光

2015年7月

2013年6月的文章（水过鸭背）跟大家介绍过，当鸭子在水中畅泳(或任何物体利用流体的反作用力向前推进)时，其后方会自然留下一连串的波纹（图一）。飞机在空中遨翔时亦如是。

图一鸭子在水面留下的尾流（笔者摄于芬兰）

当飞机飞行时，由于翼底的气压要比翼面为高（这为飞机提供浮力），位于翼尖的气压差会产生涡旋。这些涡旋叠加在一起，便形成一条尾流，在航空界一般称为「飞机尾流」或「飞机尾涡」。

图二飞机尾流示意图。左图为垂直切面（即读者正面向飞机尾部），右图为水平切面（即读者正从高空俯视飞机顶部）。

「飞机尾流」主要由一对呈相反方向旋转的涡旋组成（图二）。由于涡旋中隐含强烈湍流及下沉气流，在同一航道上尾随的航机必须与前机保持适当的距离(即「飞行间距」)，以避免遇上其尾流，影响飞行安全。值得一提，「飞机尾流」在晴空之下一般是不能用肉眼看见的，这与「凝结尾迹」不同（后者主要是由飞机引擎喷出的气体内的水汽凝结成冰晶而成，因此亦较易看见）。

图三短程激光雷达（左侧白色仪器）于香港国际机场的飞机升降滑道附近进行扫描

尾流中的涡旋宽度甚为细小[1]，而且在接近地面的大气中的停留时间往往只有一两分钟（或更短）。要有效观察这些肉眼看不见的气流，必须借助高时空分辨率的遥感观测仪器，如短程激光雷达（图三）。

图四天文台利用短程激光雷达在香港国际机场所测得之飞机尾流。图中不同颜色代表不同径向风速，白线所示位置为尾流涡旋引致之风速变化。

由于一对涡旋以相反方向旋转，在探测风速的激光雷达图像上会出现其独有的特征，与背景风场回异。从图四的平面风速分布图看来，就像刚降落的飞机所留下的两条长长的尾巴呢!

注︰
[1] 尾涡宽度一般与飞机翼展相约。以波音747-400客机为例，翼展约65米，因此左右两边涡旋的直径在接近机身时约为30至40米。