2019-11-12 01:43:13 佚名

阿穆哥20190428

現代戰鬥機採用的都是渦噴發動機或者渦扇發動機，其主要結構都是通過進氣口吸收空氣然後經過壓氣機增壓後和燃燒室內噴射出的水霧狀燃油一起混合燃燒，最後產生的燃燒狀態的高溫高壓燃氣從尾噴管噴出，由此產生的反作用力就能推動飛機向前飛行。但是我們也能發現一件很奇特的事情，那就是各種飛機發動機尾噴管所噴出的燃氣顏色都不相同，有的紅色，有的藍色，還有的是白色，這又是為什麼呢？莫非真的是蘇系藍色，美系紅色？

（渦噴和渦扇發動機原理）

其實這個事情和國家並沒有任何關係，而是和火焰本身的性質和產生條件有關，主要分為兩種不同的情況。第一種是火焰的顏色受到火焰的溫度的影響，火焰的本質其實也是高溫氣態和火焰的實質是高溫的氣態或等離子態的物質，這些物質根據溫度的不同會向外散發不同的光譜的電磁波，從而呈現出不同的顏色，火焰在低溫時通常向外散發紅外線，因此呈現出紅色，隨著溫度的增加，會逐漸出現紫外線，從而出現黃、白、藍等不同的顏色。一般來說紅色溫度最低，大概3000℃左右，黃色次之，大約4000度，藍色溫度最高，在5000℃以上！

除了溫度之外，火焰的顏色還受到燃燒是否充分的影響，如果燃燒不夠充分，火焰中將會殘留大量被還原的碳原子，而這些碳原子的光譜正好是橘紅色的，因此燃燒不充分的火焰就會呈現出橘紅色。如果在這種火焰中持續注入氧氣，碳原子就會被氧化成為一氧化碳，而一氧化碳所反射的光譜是藍色，因此這種燃燒充分的火焰就會呈現出藍色。
（F22超音速巡航時，其尾焰為藍色）

那麼發動機尾噴管噴出的火焰燃氣顏色的不同會對發動機的性能產生什麼影響呢？如果火焰顏色是受到溫度影響，那麼溫度越高，意味著推力越大，發動機的推力與尾噴管噴出的燃氣流量和速度成正比，發動機尾噴管噴出的火焰顏色如果呈現藍色，說明其燃燒室溫度越高，燃燒室溫度高，高溫燃氣在膨脹做工時的功率也就越大，也可以更快地帶動壓氣機旋轉，發動機的進氣量增加，推力也隨之增加，反之呈現紅黃色則相反！目前第四代渦扇發動機的燃燒室溫度能夠達到2200度左右，已經十分接近航空煤油的極限燃燒溫度！

（F35發動機黃色尾焰）

如果火焰顏色主要是燃燒充分與否導致的，那麼藍色火焰依舊會比紅色火焰推力大！普通的渦輪噴氣發動機一般具備兩個燃燒室，一個主燃燒室，一個加力燃燒室，當油氣混合氣體在主燃燒室燃燒後，其實還有部分燃料空氣沒有被點燃，從普通燃燒室噴出的尾焰，那麼因為燃燒不充分，這個時候大多數是紅黃色的。
（未開啟加力的AL31發動機，黃色尾焰明顯）

為了提高發動機推力，大多數超音速飛機的噴氣式發動機都會加裝一個加力燃燒室，重新噴入燃油再次混合燃燒，這個時候火焰不僅溫度升高，而且燃燒更加充分，因此火焰顏色自然呈現出藍色，一旦開啟加力燃燒室，發動機的推力會瞬間增加40%以上，但是油耗也會急劇上升！（F-22戰機的F119-PW-100發動機開啟全加力狀態測試，火焰呈現出明亮的藍色，這就是燃燒十分充分的表現）

軍武吐槽君

至於美式的紅色火焰和蘇式的藍色火焰，我的理解是可能由於兩者燃油噴嘴的設計結構不一樣從而導致噴嘴的燃油燃燒程度不一樣，一般來講燃油如果燃燒的比較徹底，火焰的顏色就是藍色，而如果燃燒不徹底，就是紅色火焰。

補充一下：因為俄羅斯發動機相對比較耗油，因此俄羅斯的發動機開加力主要是靠增加燃油的的利用度，實現最大利用率，而美國開加力是通過增加燃料的燃燒量實現的。

安哥帶你看英國

實際上，發動機噴什麼顏色的火焰，跟美式蘇式沒啥關係。美式=紅火，蘇式=藍火，這明顯是一種誤區。不信我們就來看看幾張圖：

米格-21噴出來的，這是紅火還是藍火？

米格-29度尾焰，這是紅火還是藍火？

米格-25，這火焰紅的不能再紅了吧

F-22 F119發動機試車照片，藍的不能再藍了

F-35開啟加力釋放出的尾焰，明顯是藍色的

B-1B噴出來的，還是藍火：）

藍火紅火到底是什麼決定的？

首先我們要知道的一點是，我們看到的發動機尾焰其實都是加力燃燒室噴油燃燒形成的，如果不開啟加力，那麼發動機是沒有尾焰的。發動機的尾焰顏色代表的是色溫（注意，不是溫度）的差異，藍色的火光色溫是高於橙色的。對於航空煤油這種碳氫燃料而言，火焰發紅光還是藍光主要取決於富氧程度。氧氣足夠多的情況下，油料屬於富氧燃燒，充分放熱，此時的火焰是CH分子基團的本徵色——藍色。橙紅色火焰的情況稍微特殊一點，如果氧氣不充足，霧化的燃油燃燒的不夠充分，此時屬於富油燃燒，火焰的顏色就會變橙紅，而一些無法繼續燃燒的碳氫物受到火焰的炙烤後吸熱後熱輻射發光，產生白熾的顏色。雖然發動機的藍色尾焰色溫較高，但是其實總放熱量並沒有發出橙黃色的尾焰時高。

F100開啟加力推力，顏色是從藍變橙紅的一個過程

由此可以知道一點，那就是當戰鬥機開啟少量加力的時候，由於噴油量少，氧氣富餘，所以戰機噴出來的火焰就是細長苗條的藍色火焰；而當戰機開啟全加力的時候，比如在航母上起降的戰鬥機，噴出的火焰就是非常粗而且是橙黃色的火焰，我們以下圖飛行中的F-14和起降狀態的F-18對比就可以看到這個差別：

F-14加力火焰呈藍色

殲20起飛時噴出的藍火

F-18全加力火焰呈紅色，而且十分粗壯，外焰不穩定，屬於擴散燃燒

要說為什麼給大家一種蘇式戰機就是藍火，美式戰機就是紅（橙）火的印象，其實主要還是美國發動機允許富油燃燒的工況較多，而俄式相對較少。這主要還是和美國發動機壽命更高有一定關係，加力燃燒室和尾噴管的耐高溫材料上美國顯然是遙遙領先的；F-22和其他戰機上已經應用了阻燃鈦合金，陶瓷基複合材料以及樹脂複合材料。而俄式發動機由於本身壽命就比較低，平時訓練如果經常開啟大加力，就會使得發動機使用壽命更低。所以發動機的設計和工藝水平，也決定了飛行員的操作習慣。所以我們在俄羅斯及中國Su27系列戰鬥機的日常作訓中，更多看到的還是飛機冒藍火的情況。

F-119的尾噴口用上了阻燃鈦合金材料

紙上的宣仔

這個問題太絕對了，沒有完全固定的美式發動機噴紅火而蘇式發動機噴藍火這麼一說，同時也並不是就代表美式戰機發動機只能噴紅火而蘇式只能噴藍火。

以最具有代表性的美國F-22隱身戰機為例:

這張圖可以很直觀的反映F-22發動機尾焰顏色情況，上圖的F-22確實是紅火，但是下面這張在測試臺上的F119發動機噴的是完完全全的藍色尾焰。

而這張F-15的動態圖又可以更直觀的反映，美式戰機也是會噴藍色尾焰的，而且這張動圖中F-15噴的藍色尾焰中還帶有白色。

那麼下面再來看一下蘇式飛機，拿圖-160轟炸機做一下例子:

上面的圖-160NK-32加力渦扇發動機噴出的是非常明顯的橘紅色尾焰，而下圖NK-32加力渦扇發動機噴出的是所謂的蘇式的藍色尾焰。

通過這幾張圖片我們可以大致的知道，關於所謂的將美式戰機尾焰顏色和蘇式飛機尾焰顏色完全固定下來的說法是錯誤的。但是，為什麼又會經常出現這種所謂的美式蘇式區別開來的情況呢？而網上經常出現的有一種說法稱是因為燃料不同而導致的，其實這種說法是錯誤的。

而這其中真正主要的就是兩個原因:

① 燃料與空氣混合後是否充分燃燒

一般在正常情況下我們都是看不到戰機的尾焰的，只有在戰機開啟加力燃燒室的時候我們才會看到，而開啟加力燃燒室我們知道當然就是為了獲得更大的推力。一般來說藍色尾焰代表發動機內噴出的燃油與混合的空氣之間發生了充分的燃燒反應，而出現橘紅色就代表噴出燃料沒有發生充分的燃燒，這是因為蘇式發動機為了延長髮動機使用壽命保護髮動機通常採取缺油燃燒，所以開加力的程度就小。而這一點我們在家燒天然氣也深有體會，當將火力開到最小時噴出的天然氣量很少充分燃燒為藍色，當將火力調到最大時噴出大量的天然氣火焰為橘紅色。

而美式發動機一般都習慣於採取富油燃燒的方式來榨取發動機的最大推力，因為人家發動機厲害可以為所欲為啊。而一般藍色尾焰代表其溫度已經達到了2500攝氏度，而橘紅色尾焰一般在1000℃。

而這，也從另一方面表明了美式發動機壽命和推力為什麼都高於蘇式發動機的原因。

第二個也是最重要的一點，兩種發動機的加力燃燒室的位置佈置不同

美式發動機為了考慮戰機的紅外隱身性能將加力燃燒室的位置設計在了發動機內部較深的位置，而蘇式發動機的加力燃燒室的位置設計在了靠近尾部的地方，另外有的美式戰機發動機噴出的火焰還會經過一些降溫處理，所以在噴出發動機後就會變成溫度較低的橘紅色，而本來加力燃燒室就靠近尾部又沒有經過什麼處理的蘇式發動機的尾焰自然就呈現為藍色啊。

迷彩眼觀世界

戰鬥機發動機之所以會噴火，是因為飛行員打開了飛機發動機的加力，燃油霧化之後直接噴入了發動機後部的加力燃燒室點燃，產生強大推力的同時也產生了高溫尾焰。飛機在加力狀態下噴出的尾焰是一節一節的，叫做馬赫環。▼這就是戰鬥機在打開加力狀態下的馬赫環，圖中這架麥道F-3H demon戰鬥機已經噴出長長的尾焰，馬赫環清晰可見，說明此時飛行員已經將油門推到底，打開了加力。
的確，在大多數情況下，美式的戰鬥機發動機尾噴管火焰是紅色的，蘇式是藍色的。但也並不絕對，有時候美系戰鬥機也會噴藍火，蘇式戰鬥機也不是沒噴過紅火。戰鬥機發動機噴出火焰的顏色，是因為溫度差異，而不是所謂的美國戰鬥機就是紅色，而蘇式戰鬥機就是藍色。▼這款戰機大家不陌生吧？美國大名鼎鼎的B-1B“槍騎兵”遠程戰略轟炸機，它這個時候也打開了加力，發動機拖著長長的尾焰。這個時候它就是藍色的！

所以說
戰鬥機發動機火焰顏色問題其實根本不必糾結什麼，美紅蘇藍，而是因為它的溫度不一樣。火焰顏色是怎麼來的呢？從原子角度看是高溫使電子能量加強，電子向更高能級躍遷，吸收能量的同時，在火焰各層情況也不同，還有向低能級躍遷的電子，同時釋放光子，構成可見光。而可見光的能量我們知道，是按照紅橙黃綠藍靛紫的順序增強的，紫色光的能量最強，所以也是溫度最高的。這七種可見光就包括藍色和紅色，藍色是排在紅色之後的，也就是說，藍色火焰溫度高於紅色。

根據前人實驗測量，火焰呈暗紅色時，溫度大概在600℃，橘紅色則達到1000℃。當火焰呈天藍色時，溫度已經達到了2000℃。也就是說，一般情況下，美式戰鬥機在打開加力的時候，發動機尾噴管噴出的火焰溫度在1000℃左右，而蘇式戰鬥機的尾噴管火焰溫度則達到了2000℃。

乾脆直接噴火

那麼問題又來了，為什麼美國戰鬥機發動機火焰紅色，蘇式戰鬥機多是藍色呢？其實是因為兩個國家航空發動機加力燃燒室的設計理念不同。▼如圖所示的渦輪風扇發動機，其後部的空腔即加力燃燒室。打開加力時，霧化的航空燃料噴入加力燃燒室劇烈燃燒，產生的高溫高壓氣體劇烈膨脹推動前面的渦輪葉片加速旋轉，從而吸入更多空氣，加強發動機工作狀態，達到加力的效果。

美國和俄羅斯的戰鬥機尾焰顏色不同主要是因為俄羅斯的設計是在加力時，加大燃料的利用率，也就是噴入加力燃燒室的霧化燃料燃燒更為充分，從而得到溫度更高的藍色尾焰。而美國的設計理念則是增大加力燃燒室噴入燃料的燃燒量，也就是通過燒更多的油來獲得更大的推力，相應得到的尾焰溫度更低，顏色為紅色。不同的理念則帶來不同的性能，俄羅斯戰機發動機尾焰溫度更高，對發動機影響也更大，所以發動機可以承受的時間較短，一般規定在2分鐘左右。而美國戰機發動機開加力時溫度沒有那麼高，所以可以持續更長時間，不過也僅僅能夠維持在5分鐘左右。

赤焰噠噠噠

噴氣式發動機是上個世紀三十年代末四十年代初英國人和德國人研發出來的，德國人最先把噴氣式發動機運用到了飛機上面，從此飛機進入了跨時代的時期，雖然德國在二戰時期就已經研製出來了噴氣式飛機，但是這個最新發明在德國已經出現敗像的時候，所以並沒有給德國帶來奇蹟和改變，但是卻給了後世飛機帶來革命性的改變。

將噴氣式發動機發揚光大的是美國和蘇聯，兩個國家獲得了二戰德國的絕大多數黑科技，包括髮動機技術，這也使得這兩個國家在後來的幾十年時間裡面走在了世界的前頭，英國和法國跟美國的關係好加上原本就是工業強國，所以在發動機技術上面也非常的不錯，發動機技術可以說是一個國家的工業實力的體現。

在世界上能真正研發可以使用的發動機的國家目前也就不超過十個，德國雖然不研發發動機，但是沒有人會懷疑德國的能力，日本現在已經證明了自己有能力研發出來性能先進的發動機，剩下的就是五常國家，每一個都有發動機研發的實力，這也說明了五常國家的工業實力，印度心比天高但是實力不行，也曾經在蘇聯的幫助下研發過發動機，只是發動機沒有起動多久就燒融化了。

世界航空發動機主要分為兩種不同的體系，兩種體系都出自德國技術，一種是美國的一種是蘇聯的，我們走的是蘇式的發動機發展路線，在過去由於技術原因，我們受到了蘇聯方面的許多影響，許多軍事科技都來自蘇聯，發動機也不例外，美國跟歐洲的其他國家的發動機路子差不多，要從發動機水平來說當然是美國最強大，英國法國和俄羅斯緊隨其後。

美國發動機在世界上可以說是最先進的，使用壽命到穩定性以及推力方面的綜合因素來說，美國的發動機絕對是最強的，俄羅斯的發動機在使用壽命上遠不如美國和英法，美國的最新發動機的壽命可以8000小時到10000小時，俄羅斯的發動機壽命一般只有2000到3000小時左右，而我們的只是900到2000小時之間，這就是很明顯的差距了。

在發動機推力方面美國的發動機推力非常的強大，俄羅斯的發動機的推力也不錯，跟美國的差不了多少，我們的就比這兩個國家的差了不少，這也是一個比較現實的問題，飛機動力大小跟發動機是直接相關的，機動性的好壞也是由發動機決定的，雖然俄羅斯的發動機推力並不比美國的差多少，但是在發動機的尾部火焰來看，兩者區別太大了，但是也不是絕對的，有時美國飛機也是噴藍色火焰，只不過紅色多藍色少一些。

美國的發動機絕大多數在飛機加速的時候尾部噴的都是橘紅色火焰，而俄羅斯的發動機噴的是藍色火焰，這是怎麼回事呢，火焰能代表發動機的推力性能嗎，其實發動機的推力性能大小跟火焰是什麼顏色沒有任何關係，正常來說藍色火焰代表了發動機功率溫度更高，紅色火焰的功率溫度相對比較低，是什麼原因造成的顏色的不一樣呢？

首先是發動機的結構上面的差別，燃燒室的位置不一樣就決定了火焰噴出來的溫度不一樣，美國的發動機燃燒室在中間，所以在發動機尾部會有一個降溫的出來時間和過程，所以發動機的溫度會低一些，俄式發動機的燃燒室在後半段，缺少的充分降溫的時間，所以會溫度高一些，再者發動機的火焰燃燒和我們平常的火焰完全不一樣，美國發動機的航空燃油在發動機的燃燒過程中燃燒率高，俄羅斯的發動機在燃油燃燒率上面不如美國的，所以俄羅斯的發動機提高推力都是靠加大燃油量來達到的。

再有一個影響發動機尾焰顏色的原因就是，每個國家的航空燃油的調配上面使用的添加劑不一樣，不一樣的添加劑就會產生不一樣的火焰顏色我們的發動機體系來自於蘇聯，所以我們的發動機和俄羅斯的發動機非常的類似，都有壽命不足的缺點，而且在處理燃油燃燒率上面我們也和俄羅斯一樣一直都沒有得到很好的解決，我們使用的燃油和俄羅斯的類似，添加劑也差不多，發動機的結構也是類似，所以我們的發動機的尾焰顏色也是藍色火焰，現在我們需要攻克的是在提高推力的情況下如何同時提高發動機的壽命和穩定性，這才是關鍵。