实际上,飞机的发动机喷什么颜色的火焰,跟美式苏式没啥关系。美式=红火,苏式=蓝火,这明显是一种误区。不信我们就来看看几张图,首先是苏联/俄罗斯的:
米格-21喷出来的,这是红火还是蓝火?
米格-29度尾焰,这是红火还是蓝火?
米格-25,这火焰红的不能再红了吧
我们再来看看美国的:
F-22 F119发动机试车照片,蓝的不能再蓝了
F-35开启加力释放出的尾焰,明显是蓝色的
B-1B喷出来的,还是蓝火:)
接下来就来解释一下,为什么发动机喷红火和蓝火都是什么因素决定的,以及为什么会给大家造成俄式发动机喷蓝火,美式发动机喷红火的刻板印象。
蓝火红火到底是什么决定的?
首先我们要知道的一点是,我们看到的发动机尾焰其实都是加力燃烧室喷油燃烧形成的,如果不开启加力,那么发动机是没有尾焰的。发动机的尾焰颜色代表的是色温(注意,不是温度)的差异,蓝色的火光色温是高于橙色的。对于航空煤油这种碳氢燃料而言,火焰发红光还是蓝光主要取决于富氧程度。氧气足够多的情况下,油料属于富氧燃烧,充分放热,此时的火焰是CH分子基团的本征色——蓝色。橙红色火焰的情况稍微特殊一点,如果氧气不充足,雾化的燃油燃烧的不够充分,此时属于富油燃烧,火焰的颜色就会变橙红,而一些无法继续燃烧的碳氢物受到火焰的炙烤后吸热后热辐射发光,产生白炽的颜色。虽然发动机的蓝色尾焰色温较高,但是其实总放热量并没有发出橙黄色的尾焰时高。
F100开启加力推力,颜色是从蓝变橙红的一个过程
由此可以知道一点,那就是当战斗机开启少量加力的时候,由于喷油量少,氧气富余,所以战机喷出来的火焰就是细长苗条的蓝色火焰;而当战机开启全加力的时候,比如在航母上起降的战斗机,喷出的火焰就是非常粗而且是橙黄色的火焰,我们以下图飞行中的F-14和起降状态的F-18对比就可以看到这个差别:
F-14加力火焰呈蓝色
F-18全加力火焰呈红色,而且十分粗壮,外焰不稳定,属于扩散燃烧
这种现象与本生灯的燃烧情况类似。从左到右分别是空气含量从少到多的一个过程,火焰颜色就是从红到蓝
造成这种印象的原因是?
要说为什么给大家一种苏式战机就是蓝火,美式战机就是红(橙)火的印象,其实主要还是美国发动机允许富油燃烧的工况较多,而俄式相对较少。这主要还是和美国发动机寿命更高有一定关系,加力燃烧室和尾喷管的耐高温材料上美国显然是遥遥领先的;F-22和其他战机上已经应用了阻燃钛合金,陶瓷基复合材料以及树脂复合材料。而俄式发动机由于本身寿命就比较低,平时训练如果经常开启大加力,就会使得发动机使用寿命更低。所以发动机的设计和工艺水平,也决定了飞行员的操作习惯。所以我们在俄罗斯及中国Su27系列战斗机的日常作训中,更多看到的还是飞机冒蓝火的情况。
F-119的尾喷口用上了阻燃钛合金材料
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