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火箭發射點火時,為何有的冒紅煙,有的冒白煙?

敲黑板,劃重點,史上最牛「作業幫」來啦!火箭院專業人士為您解答高中作業題!讓你知其然,更知其所以然!

事情是這樣的,前不久,我們在後台看到有熱心網友留言,@覅,對,就是你!

我們趕緊在搜索引擎上一搜,發現關於火箭的高中作業題還真不少,連某知名高中的高考模擬題也有關於火箭的。

問題千奇百怪,不過歸根結底問的是一件事:火箭點火時冒煙的問題。正在讀高中的同學、或者家裡有高中在讀的孩子的,你們有福氣啦,今天我們就請到了火箭院型號設計師錢航為您詳細解答!保證您再遇到這個題,絕對拿滿分!快來睜大眼睛,萬一高考題就有它呢!

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△長三乙火箭發射

長三甲系列火箭是我國主力運載火箭,也是近年來發射密度最高的運載火箭,大家耳熟能詳的「嫦娥工程」「北斗衛星」「風雲衛星」都少不了它的身影。火箭發射時,在現場和電視機前觀看火箭發射的人都能看到,火箭尾部噴著紅色火焰,同時夾著大量紅煙飛向茫茫宇宙。錢航介紹說:「這型火箭的燃料是四氧化二氮、偏二甲肼,發射時,低溫的四氧化二氮在常溫下具有強氧化性,分解成紅棕色的二氧化氮氣體,伴隨著火箭起飛,這就是大家看到的紅煙。」

其實,火箭點火發射不僅冒紅煙,還有些火箭會冒白煙。細心的人可能會發現,我國新一代運載火箭長征五號、長征七號發射時,原本的紅煙消失了,取而代之的是大量白色氣體。錢航解釋說,這個白煙主要由兩部分構成,大部分是水蒸氣,還有一小部分是燃料燃燒後產生的。新一代運載火箭採用無毒無污染的液氫、液氧、煤油作為燃料,液體和氣體狀態的氧都是無色的,燃料的不充分燃燒會帶來少量白煙。

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△長七火箭發射

也許有讀者會問,發射火箭哪裡來的水蒸氣呢?錢航說,新一代火箭點火發射時,箭體尾部噴出的火焰「直擊」發射平台,使發射平台表面溫度瞬間接近3000攝氏度,即使火箭發射平台由特殊材料製成,表面有防熱塗層,也很難承受如此高的溫度。因此,新一代運載火箭的發射塔上,設有一個能容納600噸水的水箱,在火箭發射時,水箱中的水通過「大流量噴水降溫降噪系統」技術,在火箭飛到5米高以後向箭體尾部火焰中心噴水,噴水量達400噸,這些水會在瞬間被汽化。

不僅如此,新一代運載火箭等待起飛和飛行時,火箭側壁也會冒出絲絲白煙。在火箭首飛時,有不少觀眾第一次看到這種情景,擔心是不是燃料泄露。錢航說,其實不是的,這是因為火箭使用的是低溫貯存的液氫液氧燃料,液氫溫度為零下253攝氏度,液氧為零下183攝氏度,所以新一代運載火箭又被成為「冰箭」。這些燃料使得火箭內部是遠遠低於冰點的超低溫,在與外界空氣接觸時,就好像夏天在屋裡放了一塊冰。雖然火箭外殼有真空隔絕層進行保溫,但還是會看到少量白煙。

而操作簡單,發射速度快的固體運載火箭長征十一號使用端羥基聚丁二烯複合固體推進劑,含有碳或碳氫化合物,在點火發射時,會冒橙褐色的煙。

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△長十一火箭發射動畫演示

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