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美俄发动机喷口火焰颜色不同,背后的原因是性能的巨大差距

 q1338 2017-12-07

目前,世界重型五代机隐身已经确立了中美俄三足鼎立之势,其它那些标榜要搞五代机的国家,已经或者即将出局。但是,说起航空发动机真正具有对抗资格的,恐怕还仅有英美俄三国,我国的技术还有着很大的不足,尚不足以拿来对比。而在这三家之中,美英可以说是一家,这两兄弟核弹都能共用,还有什么是不能分享的呢?中俄发动机也是同一技术起源,这里也暂且归为一家。

美俄发动机喷口火焰颜色不同,背后的原因是性能的巨大差距

这样划分的话,当今世界的航空发动机也就仅剩下了美俄两大派系。细心的军迷肯定都注意到过,配备俄制发动机的战机在起飞时发动机尾喷口火焰的颜色为蓝色,而美制发动机尾喷口火焰的颜色为橘红色。这背后又潜藏着什么秘密呢?

美俄发动机喷口火焰颜色不同,背后的原因是性能的巨大差距

首先,先向大家说明一下火焰具有不同颜色的原因。火焰实质上是高温的气态或等离子态的物质。有两种因素决定火焰的颜色:一是物质的元素构成决定火焰的固有光谱。例如,化学元素周期表中的每种元素在高温状态下都会发出自己特定的光色,例如钠会发出黄光、钾为紫光、铜是绿光等等。也就是说是物质的固有特性决定了发出的颜色。但是,考虑到航空发动机采用的燃料和阻燃剂都一样,这一因素可以忽略不计。

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另一个原因则是火焰温度。燃烧时火焰的温度直接决定了火焰的颜色。一般而言,火焰温度较低时为暗红色、红色以及橘红色。随着火焰温度的升高,火焰的颜色则会从从橘红色(3000度)变为黄白色(4000度)、青蓝色(5000-6000度),以至于紫色(7000以上)。温度再高则为看不见的紫外线(几万度)。因此,发动机的尾喷口火焰的颜色反应的是发动机火焰的温度高低。

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由于俄制发动机火焰颜色为蓝色,美制发动机的颜色为橘红色,则说明俄制发动机的温度比较高。对于同一款发动机而言,火焰温度越高推力当然越大。但是,假如说两架战机的重量相同、飞起滑跑距离相同,那么这两架战机起飞所需要的推力基本也就相同。

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这就带来了一个问题,也就是说在相同推力要求下,俄制发动机需要更高的温度才能完成要求,而美制发动机温度则要低。也就是说,美制发动机可以以较低的温度产生同样的推力,这就是美俄发动机性能上的差距。当然,要实现这种优势,是从发动机核心机设计的优劣直接决定的。

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火焰温度的高低处理反应推力指标外,还决定了发动机的使用寿命。一般而言,美制发动机的使用寿命为一万小时左右,而俄制发动机的使用寿命仅为3000~5000小时。这方面的巨大差距一方面是由航空材料的优劣决定的,另一方面也和发动机工作的温度高低分不开。温度越高,对发动机材料的烧蚀也就越严重,相应的发动机的寿命就会降低。这一点也不难理解。

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