俄式发动机与美式发动机(为什么美国战机发动机是红色火焰)

导语：美式发动机喷红火，俄式发动机喷蓝火？本生灯告诉你答案

对于美式战机和苏俄战机，长久以来有一种印象，就是认为美式战机都是喷红色火焰的，而苏俄战机都是喷蓝火的。这种印象甚至也蔓延到了中国的战机，因为中国战机恰恰是师从俄系。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-31，这火焰红的不能再红了吧

甚至同为侧卫系列战机，也是一会冒蓝火，一会冒红火：

这好像跟印象里不太一样？

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红色的尾焰时高。

F100开启加力推力，颜色是从蓝变橙红的一个过程

这种现象与本生灯的燃烧情况类似。本生灯，是19世纪德国化学家威廉·罗伯特·本生的助手彼得·迪斯德加于1855年改进法拉第的一个设计而成。本生灯通过燃料与空气预混后燃烧，并且可以防止火焰回流到管内。本生灯的在不同空气流量下的火焰颜色，基本上可以很好的解释战机的火焰为什么会呈不同颜色。

本生灯

下图从左到右分别是本生灯在空气阀门从小到大，预混燃料中空气含量从少到多的一个过程。1为空气阀门完全关闭的情况，此时属于燃料中空气含量为0，雾化的燃油只能扩散到空气中燃烧。所以火焰表现的很不稳定，属于扩散焰；此时火焰颜色除了橙红色，还有高亮度的发白炽的颜色，这就是一些不完全燃烧的碳氢颗粒在受到加热至高温后热辐射发的光。2为空气阀门微微打开的情况，此时仍属于富油燃烧，一部分燃料可以形成完全燃烧，形成了蓝色内焰，大部分则还是富油燃烧，发出橙红色火焰，但此时火焰扩散程度变弱；3为空气阀门半开的情况，此时大部分燃料燃烧的比较完全，外焰为紫色，这应该是橙红色和蓝色叠加后的颜色。而4则是空气阀门完全打开，此时燃料为富氧燃烧，火焰全部变为蓝色。

本生灯在空气阀门不同的打开程度下的燃烧情况

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，通过燃气涡轮给过来的高温混合气体中，氧气尚有富余，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，起飞状态的F-14和F-18对比就可以看到这个差别：

F-14加力火焰呈蓝色

F-14甲板上开全加力时火焰呈红色，而且十分粗壮

F-18加力后橙红色外焰不稳定，属于扩散燃烧，与本生灯第1种火焰类似

为啥会有这种印象？

要说为什么给大家一种苏式战机就是蓝火，美式战机就是火的印象？其中最可能的原因，其实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和其他战机的发动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，也就是加力这个东西，要省着点开。

F-119发动机的尾喷口上用上了阻燃钛合金

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