1. 为什么火箭发射的颜色有两个阶段
第一阶段启动涡轮泵,主燃烧室没有点火,未燃烧的燃料从喷管排放出来在喷管外面的空气里不完全燃烧(用发射架上那个喷火花的小玩意点燃,免得积累过多发生爆炸)。第二阶段主燃烧室点火,发动机达到全功率状态,燃料在燃烧室里已经接近完全燃烧,火焰颜色变得很干净。一般来说,发动机在启动过程中只排放氧化剂或者燃料当中的一种,以免混合发生爆炸。图中的航天飞机主发动机启动过程中排放燃烧的是氢气,火焰略带一点红色。长征1/2/3/4系列排放的是氧化剂N2O4(NO2),红烟滚滚。土星五号登月火箭排放煤油和涡轮机烟气混合的黑红色火焰。SpaceXF9和长征5/6/7先排放液氧的白雾,然后用三乙基硼烷点燃煤油,有比较明显的绿光一闪(硼的焰色反应)。
2. 飞行表演的飞机尾气为什么是彩色的
现代喷气式飞机都是使用航空煤油作为燃料的,飞机的彩烟是由发烟器产生的,像英国和美国的表演飞机,会在飞机内部装三个副油箱,里面装的就是发烟用的油,通过控制发烟油喷射到尾喷管后部,来控制发烟的颜色和时间,三个油箱的烟色分别是三基色;中国和其他大部分国家一般使用发烟罐,是一种需要附加安装的发烟装置,但是发烟颜色控制就不是那么灵活了,而且会破坏飞机的气动外形。
3. 为什么中国的火箭喷出的火焰颜色是橘红色的
如其它回答所说,中外火箭第一二级的燃料差别很大。中国的燃料是偏二甲肼【(CH3)2N-NH2】,氧化剂是四氧化二氮(N2O4),由于四氧化二氮遇热分解为红色的二氧化氮(N2O4=2NO2),所以在发射时中国火箭会冒出红色的烟雾。但由于四氧化二氮和偏二甲肼反应产生的是氮气,二氧化碳以及水蒸气【(CH3)2N-NH2+2N2O4=2CO2+4H2O+3N2】,再加上燃烧温度不高,所以不会产生大量的烟雾。国外的燃料是煤油,氧化剂是液氧,燃烧温度高,再加上煤油有可能不完全燃烧,产生颗粒和水蒸气混合凝结,因此会产生大量的烟雾。当然,国外也会用液氢做燃料,产生的水汽更多,燃烧温度更高,因此也会产生大量的烟雾。还有的国家用固体燃料,这些燃料绝大多数是高分子聚合物,其化学组成和煤油差不多,因此也会产生大量的烟雾。偏二甲肼-四氧化二氮燃料的好处是做为液体火箭燃料,偏二甲肼可以在常温下保存、使用,而四氧化二氮可以直接来源于硝酸工厂(将催化氧化得到的二氧化氮冷凝即得),价格便宜。不过,偏二甲肼和四氧化二氮都有毒,中国在发射澳星时曾有人因此牺牲,所以为了安全考虑,欧美国家已经不用偏二甲肼了。煤油-液氧虽然没有类似于偏二甲肼的危险,但要考虑在零下200多度如何保存液氧,发动机零件需要预冷,以免突然接触低温推进剂后炸裂。同时,煤油价格昂贵,不适合商用发射。液氢-液氧是最好的燃料,燃料重量相同情况下可以提供最大的推力,并且无污染。但是液氢液氧价格昂贵不说,发动机技术复杂很难掌握,再加上两者都是低温燃料保存起来很吃力。液氢还需要防静电,以免引起爆炸。液氢液氧推进剂的燃烧温度很高,喷管和导流舵又是一个严峻的考验,所以液氢-液氧一般是最后一级火箭的燃料。当然了,有的国家会用固体燃料,因为这些国家的火箭来源于弹道导弹,目前为止绝大多数弹道导弹的燃料是固体燃料,方便在平时的保存,不影响导弹壳体(以前用液体燃料的弹道导弹需要定期将燃料腾出检修),不过这对于现装现发射的运载火箭来说太奢侈了。
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