飞机飞那么快,会不会把空气中的细菌撞死?

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13个答案
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fengfeixue0219植物分子生物学博士

2014-01-09 22:35

首先明确的是,进入发动机内涵道的细菌,一定会挂掉....因为毕竟经过压气机和燃烧室,其内温度可以达到1500摄氏度以上,在这个温度下任何细菌都难以存活。

那么现在考虑飞机通过直接的物理“撞击”能否撞死细菌的问题。
事实上,对于细菌如此小的个体来说,飞机要“撞上”都是十分困难的。这是小尺度物体在流体中体现的性质有关,被称为“小雷诺数现象”。

对于细菌如此小的个体来说,空气分子对其随机碰撞产生的影响已经足够大了,这使得空气对于细菌来说已经成为类似非牛顿流体的“粘稠”流体。飞机从空气中穿过时,细菌会随着空气的分开而远离飞机,并不会如同飞鸟那样“撞上”飞机。因此对于普通的亚音速飞机来说,很难做到“撞死细菌”。

当飞机速度进一步提高到接近甚至超过音速时,由于前部空气来不及分散到四周而被压缩,不过这种压缩对于细菌来说也不算什么,毕竟细菌能够耐受超过10^7帕(100个大气压)以上的压强。

当速度进一步提高到高超音速时,剧烈压缩的空气温度很高,并且在流经飞机表面时和接触飞机表面的空气(附面层)剧烈摩擦,温度升高可达数百摄氏度以上,这时候细菌也活不了了——但不是撞死的,而是烧死的....

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有人问如果在无空气的环境中直接撞击呢?这里做个量纲分析:
假设细菌是一个边长1微米的立方体,密度和水一样,那么其质量为10^-15kg。
它被一速度为1km/s的飞行器正碰(3倍音速),然后粘在上面,那么其将获得动量为10^-12kg·m/s
假设在撞击在1毫秒,也就是10^-3s内发生。由此可得细菌平均受力大小为10^-9N,那么细菌承受的平均压强为1000帕...即使将峰值受力大小放大100倍,也就是100000帕,也就是10个大气压而已。
而10个大气压在常温下对于细菌真是轻松愉快的环境啊......

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用流体力学知识可以很容易知道撞不死,准确的说是撞不到,理由如下
1.固体物面的无穿透边界条件。
2.细菌很小,和pm2.5差不多,所以可以近似认为其运动和流场一致。

下面我解释一下无穿透边界条件的意思和效果:
无穿透边界条件就是说流体不能穿透物面,这很容易理解,比如空气不可能穿透飞机流入飞机内部。
无穿透边界条件产生的效果会使得机体附近的大部分空气都是沿着机身和机翼表面流过的,也就是说气流方向在靠近飞机机体的地方都是非常接近切向的(除了驻点,不过实际中细菌要撞向驻点的可能性为0),这样的话质量体积都很小的细菌会被气流裹挟着流过飞机表面而根本不可能 接触到飞机,所以飞行中的飞机“撞”不死细菌。(其实哪怕是飞行中的砖头也撞不到细菌的)

至于一些人提到的飞机运动产生的压力,会不会压死细菌,我想说其实一般的飞机飞机产生的压力增加恐怕会让你失望了,别看飞机破音速时产生的激波云那么壮观,产生的压强连人都压不死。

还有引擎吸入的问题,我觉得这和飞机撞死的问题相关度不大,虽然实际上细菌被吸入引擎的可能性是非常大大。

高超音速的情况,我觉得和配图不符,图里的飞机能飞多块?但若真要考虑高超音速,那就温度问题,的确会烧死。

最后,我觉得这引出了一个更有趣的问题,究竟多大多重的物体会被飞机撞到?比如说蚊子能被撞到吗?
我觉得这个问题不那么容易解释了,需要一定的计算。也就是说惯性力(由其质量决定)和流体对它的作用力(由其大小和流场情况共同决定)相比,是不是足够小。只要足够小,那它就可以认为是和流场一致,就不会被撞到。


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支持者: 果壳大爆炸 吴xxR

开过飞机的都知道,机翼前缘被撞死的小虫子那叫一个壮观——这还只是飞得最慢的那种小飞机。

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支持者: 挤毛豆 黄花大闺鱼

我看懂两位的解释了

猜想就算我用力的捏也不会捏死细菌

那么

请问

能被飞机撞死的最小体积、最小重量是多少.......?????

谢谢..........................

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支持者: 多那艾莫阁 吴xxR

不过飞机高速飞行时机头那里的温度也比较高吧,是不是超过大部分细菌能够生存的温度了呢?

(话说离地稍微远点大概也没啥细菌了吧……)

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支持者: 王若白Huskar

细菌在9000m高空飘着喝冰汽水儿么~?

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我也问过一个 吐口水会不会吐掉细菌的问题..咋没人回复我呢

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落落被使用逆流色谱研究员

2014-01-13 14:23

提问过了 这么久,出现这么多回答,嗯,受教了。

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Johnny小俊Android系统软件工程师、分析化学硕士

2013-12-21 18:02

应该分情况:吸入发动机后从内涵道进入的细菌会被烧死,从外涵道进入的就没事。不过如果是战斗机还开了加力,那就通通都杯具咯。

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呃呃呃呃呃呃呃呃呃呃呃呃呃呃呃呃

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这个可以验证么?例如怎么验证细菌死了?怎么验证死掉的细菌是被撞上的细菌?怎么验证细菌被飞机或类似高速物体撞上了?无法验证的就是伪命题。

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