看火箭尾焰就可以知道大致性能

還是一個推送，#火箭的尾焰可能有多少種顏色#，這個專業(yè)的，可以大致說說。

有些高科技兵器只要一露面我們就可以根據(jù)它們的外部特征來判定一些基礎的性能指標，例如運載火箭和導彈。

例如圖中的這枚在測試中的AIM-120，尾焰顏色偏白橙色帶有“霧狀拖煙”而非純粹火焰——這說明導彈內(nèi)部使用的是高氯酸銨（AP）作為氧化劑，鋁粉作為助燃金屬，聚丁二烯（PBAN/HTPB）作為粘合燃料的復合固體推進劑。

尾焰比較“細長”，而非劇烈膨脹，這代表飛行的F-35也在高速飛行狀態(tài)，導彈發(fā)動機在一開始就進入了較為節(jié)省燃料的巡航推力（在固體導彈中和藥柱的形狀有關）——同樣也代表了這枚導彈的加速性能一般，在極端的飛行動作下難以發(fā)射成功。不過對于中程空對空導彈，這樣的設計并沒有什么問題。

對比在同樣一場測試中發(fā)射的AIM-9導彈，我們就可以發(fā)現(xiàn)不同了：

首先從顏色上看，AIM-9的顏色更偏紅一些，其次有沒有發(fā)現(xiàn)在噴管周圍的火焰有更大的外擴現(xiàn)象？這是因為導彈的配方調(diào)整，導致了顏色的偏移，同時在AIM-9這類的導彈發(fā)動機設計初期往往采用大空腔藥柱在設計中就增加了點火時導彈的發(fā)動機藥柱燃燒端面面積，讓導彈在初期就獲得更大壓力的燃氣氣流。在這樣的設計中AIM-9可以在發(fā)射初期就獲得更大的加速度使之立刻脫離發(fā)射架以更高的速度去進攻近距離目標。

有沒有發(fā)現(xiàn)這里面的門道？那么咱們就更加系統(tǒng)的說說。

其實，以尾焰判斷過于詳細的火箭或者導彈的性能信息并不是一個十分專業(yè)的做法，通常只會作為情報信息的佐證。這是因為相機在不同的拍攝條件下本身就會有來自于曝光不足和白平衡設定不準確所帶來的顏色的偏差，在不同的海拔高度、不同光照條件下顏色和背景都會有不同程度的混淆。如果真要準確的判斷則需要在實驗室內(nèi)依靠校準后的圖像采集設備、在標準黑體輻射對比下利用光譜儀進行分析。這種事情往往是在研究固體、液體導彈發(fā)動機燃料的時候進行地面分析測試的環(huán)節(jié)中完成。

而且在現(xiàn)代火箭尤其是武器用火箭往往還會增加一些抑制紅外特征的手段，也會讓火箭尾焰的顏色發(fā)生一些細微的偏轉。所以這個“看火知性能”的技能就是一個佐證，別完全當真。

當然了，既然是一個推送話題，W君還是認真的展開講講：

你看到這里，應該知道前面咱們講的其實就是判斷尾焰顏色的基本物理、化學基礎。關鍵的因素點在于燃料化學成分（碳含量或者無碳）、燃燒是否生成固體顆粒（黑煙 / 煙塵 / 金屬氧化物）、廢氣化學物種（如NO?），以及與空氣混合后的次生反應（高溫下氮氧化物顯色）……都是決定一枚火箭的尾焰特征的主要因素。

低碳或無碳燃料（H?）本質(zhì)上產(chǎn)生透明/近不可見的水蒸氣尾流；碳基燃料燃燒不完全會產(chǎn)生白/黃/橙的熾熱炭黑輻射；含金屬（鋁）的固體推進劑會產(chǎn)生明亮的白色或濃煙。

再具體說：

LH? / LOX（液氫 + 液氧）——“近乎透明 / 微藍”，這是因為這種火箭發(fā)動機的燃燒產(chǎn)物幾乎只有水蒸氣（H?O），可視光中常表現(xiàn)為近透明或淡藍（視觀測角度、夜晝和噴流溫度而變）。并不會有碳顆粒產(chǎn)生，因此也就幾乎無煙塵發(fā)光；可見光主要來自等離子體/分子發(fā)射或與周圍空氣混合時的散射。

通常的情況下這類火箭發(fā)動機在工作的時候你可以清晰的看到發(fā)動機的尾噴管，在距離噴管一定距離上你才能看到一截火焰的形態(tài)，但這是高溫火焰和空氣混合后空氣中的氮元素被加熱后氮元素發(fā)出的光。

在有的條件下，你根本看不到氫氧火箭的尾焰，只能看到一個發(fā)出白熾光的光點，在中空高度飛行的過程中你還會發(fā)現(xiàn)這類火箭不遠處拖曳著淡淡的棕紅色煙霧，這是高溫下空氣中的氧氣和氮氣生成的氮化物，和火箭本身的關系就不大了。

RP-1 / LOX（精煉煤油 / 液氧）——“黃橙 / 濃亮（有時帶黑煙）”，這是因為燃料中碳含量高，燃燒不完全或燃料富化時會生成碳顆粒（soot），這些熾熱碳粒的黑體/散射發(fā)光給出黃—橙—白的亮色；高煙密度在可見光中呈黃色到黑褐。

由于燃燒產(chǎn)物并不是單純的水了，而是成分更復雜的碳氫氧化合物，因此火焰不可見的特點在這類發(fā)動機上就消失了，取而代之的就是大型的黃白橙火焰，這一點倒是和很多人印象中的火箭尾焰顏色最為接近。

CH? / LOX（甲烷 / 液氧）——“偏藍、藍綠”。例如我們最近測試的液態(tài)甲烷+液氧火箭：

由于甲烷分子更小比長鏈烴更難生成大塊碳顆粒，燃燒更“干凈”，高溫下火焰偏藍色（高溫燃燒分子發(fā)射 + 較少炭光）。實際地面觀測還受噴流冷卻、膜冷卻等影響，偶見黃光來自壁面膜冷卻釋放的未燃燃料形成的碳。

MMH、UDMH這類的肼類火箭通常需要四氧化二氮或者發(fā)煙硝酸作為氧化劑所表現(xiàn)出的火焰顏色就是“橙紅”或者“棕紅”色了。這是因為在燃燒混合過程中會產(chǎn)生大量的二氧化氮（紅毒煙）。

這種化合物本身就是濃重的棕紅色。在火箭發(fā)射的時候就呈現(xiàn)出棕紅色煙霧了。

要注意一點這些“紅毒煙”和肼類液體都是劇毒的，但是它的優(yōu)勢在于火箭燃料都可以在常溫下長期儲存。對發(fā)射場的額外設備需求就小了很多，因此在很多液體推進導彈中會用到，以滿足長期的作戰(zhàn)需求。

固體推進劑（APCP 等）——“白煙/明亮尾焰，伴隨濃煙或白色巨大尾跡”。

原因是常見復合固體（AP + 界面粘劑 + 鋁粉）燃燒生成大量鋁氧化物微粒和HCl等氣體，噴流中金屬氧化物微粒散射/發(fā)光，形成白—灰—黃色的高可見性尾跡；甚至一些老式的黑火藥類火箭會更黑。

現(xiàn)在知道大體的幾類火箭發(fā)動機類型特征了，咱們給按照性能排個序：

LH?/LOX (氫氧) > CH?/LOX (甲烷-液氧) > RP-1/LOX (煤油-氧) >> 固體推進劑 (AP-Al / HTPB 等) > 肼類/高毒常溫液體 (UDMH/N?O? 等)