전투기가 초음속으로 순간 돌파할 때 전투기 기체를 감싸듯이 생기는 구름을 볼 수 있는데, 이 현상을 두고 대 부분의 사람들은 충격파라고 말하는데 이는 잘못알고 있는 상식이라고 할 수 있습니다.  아래 사진들을 보면 항공기 날개위로 수증기가 형성된 것을 볼 수 있습니다.

현존하는 최고의 전투기 랩터 동체에 "비행 운"

이런 현상을 비행운과 Shock Wave로 분류 할 수 있습니다.

아래 사진들은 충격파가 아닌 공기 응축에 의한 결과인데,  그 과정을 살펴보면  아래 사진들과 같이 받음 각을 크게 하면 날개 위의 공기 흐름은 매우 빨라지는데, 날개 위 공기가 빨라지면서 양력이 생긴다는 것은 익히 다들 잘 알고 있는 사실이지만, 특히 받음 각이 클 경우 날개 위의 공기 속도는 와류를 형성하여 더욱 빨라지며, 항공기가 선회를 하는 경우에도 받음 각이 커지면서 날개 위의 공기속도는 큰 와류를 일으키며 공기 층이 빨라진다.

또한 날개 끝 부분도 매우 빠른 공기흐름이 생기는데, 이러한 이유로 날개 끝 부분에 비행운이 생성된다. 결코 음속을 돌파할 때 생성되는 충격파가 아니다.

비행운이 생성되는 과정은 첫 번째로 비행기 상층부(날개 위), 날개 끝에는 다른 곳 보다 빠른 공기가 흐르는데, 이때 공기가 빠르게 흐르면 공기의 압력이 떨어지면서 (그래서 양력, 즉 비행기가 뜨는 힘이 생긴다)물리 원칙에 따라 온도가 낮아지면서 일시적 또는 긴 꼬리형으로 비행운이 생긴다.

온도가 낮아지면 포화 수증기량이 적어진다.(여름에 습하고, 겨울에 건조한 이유) 이때 포화 수증기량이 낮아지면 공기 중에 포함된 수증기가 일부 응축되어 구름처럼 눈에 보이게 된다.

위와 같은 과정으로 인해 항공기 후방에 짧은 몇초 동안 비행운이 생긴다.

그리고 이러한 상태는 공기 중에 수증기가 많은 저공, 해상, 여름에 주로 발생하는데 주로 해군 항공모함 함재기 기종인 F-14, F-18에서 많이 볼 수 있다.

위 함재기 호넷전투기 비행운과 아래 F-15 전투기 비행운

위와 같은 상황으로 비행운은 두 가지 원리로  설명 가능하다.

항공유에는 다량의 수분이 포함되어 있어 전투기가  대기가 매우 안정화되어 있는 고공에서는 수증기가 과포화상태(공기가 최대 안고 있을 수 있는 수증기보다 더 많이 포함)로 존재하는데, 이런 대기 층을 엔진을 켜고 지나가면 더 많은 수분을 공급하게 되고, 결국 안정된 공기+수증기를 기화 시킨다. 겨울에 입으로 호~~ 하면 수증기가 생기는 것과 같은 원리가 되는 것이다.

또 다른 하나의 가능한 설명은 항공유 안에는 많은 불완전연소 요소가 있고, 불순물이 있는데, 이것들이 비행하면서 뒤로 매연을 품어 낼 때 이산화 탄소 등  불순물이 공기 중에 뿌려지면서 빙정핵을 형성하여 수증기가 불순물에 들러붙게 되고, 점점 주변의 공기 중 물을 서로 달라붙게 하여 구름이 형성되는 것인데 여름철 차가운 물병 주변에 물방울이 생기는 원리와 같은 이치다.

위의 사진이 진정한 Shock Wave인데 이제까지 설명된 구름과는 뭔가 형태가 틀린 것을 볼 수 있는데, 콘 형태의 구름이 전투기 위 아래 전체에 걸쳐있다.

반면에 공기 속도 증가 때문에 생기는 비행운은 날개 위나 끝부분, 스트 레이크 에서만 생겨서 그 차이가 있다.

디시엔뉴스 조현상 jyohen@naver.com