战斗机发动机尾部喷口喷出气体温度高的原因是什么（战斗机是喷火的还是喷气的）
网友提问：
喷气式战斗机喷出的不同焰色，会对发动机的效能产生影响吗？
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感谢邀请，作为发动机专业毕业生（虽然不是做燃烧方面的研究），我要给大家科普的是，实际上当你能从发动机尾喷管看到火焰时，发动机一般都是处于开加力状态。所谓开加力就是在尾喷管安装有一圈燃油喷嘴，喷管直接会喷出燃油，直接和排出的高温燃气发生燃烧，产生推力，达到超音速飞行。这种状态一般是在起飞以及追击以及逃逸的时候才能使用，一般只能维持几分钟，时间长会损害发动机性能。
至于美式的红色火焰和苏式的蓝色火焰，我的理解是可能由于两者燃油喷嘴的设计结构不一样从而导致喷嘴的燃油燃烧程度不一样，一般来讲燃油如果燃烧的比较彻底，火焰的颜色就是蓝色，而如果燃烧不彻底，就是红色火焰。
补充一下：因为俄罗斯发动机相对比较耗油，因此俄罗斯的发动机开加力主要是靠增加燃油的的利用度，实现最大利用率，而美国开加力是通过增加燃料的燃烧量实现的。
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战斗机发动机之所以会喷火，是因为飞行员打开了飞机发动机的加力，燃油雾化之后直接喷入了发动机后部的加力燃烧室点燃，产生强大推力的同时也产生了高温尾焰。飞机在加力状态下喷出的尾焰是一节一节的，叫做马赫环。▼这就是战斗机在打开加力状态下的马赫环，图中这架麦道F-3H demon战斗机已经喷出长长的尾焰，马赫环清晰可见，说明此时飞行员已经将油门推到底，打开了加力。的确，在大多数情况下，美式的战斗机发动机尾喷管火焰是红色的，苏式是蓝色的。但也并不绝对，有时候美系战斗机也会喷蓝火，苏式战斗机也不是没喷过红火。战斗机发动机喷出火焰的颜色，是因为温度差异，而不是所谓的美国战斗机就是红色，而苏式战斗机就是蓝色。▼这款战机大家不陌生吧？美国大名鼎鼎的B-1B“枪骑兵”远程战略轰炸机，它这个时候也打开了加力，发动机拖着长长的尾焰。这个时候它就是蓝色的！所以说战斗机发动机火焰颜色问题其实根本不必纠结什么，美红苏蓝，而是因为它的温度不一样。火焰颜色是怎么来的呢？从原子角度看是高温使电子能量加强，电子向更高能级跃迁，吸收能量的同时，在火焰各层情况也不同，还有向低能级跃迁的电子，同时释放光子，构成可见光。而可见光的能量我们知道，是按照红橙黄绿蓝靛紫的顺序增强的，紫色光的能量最强，所以也是温度最高的。这七种可见光就包括蓝色和红色，蓝色是排在红色之后的，也就是说，蓝色火焰温度高于红色。根据前人实验测量，火焰呈暗红色时，温度大概在600℃，橘红色则达到1000℃。当火焰呈天蓝色时，温度已经达到了2000℃。也就是说，一般情况下，美式战斗机在打开加力的时候，发动机尾喷管喷出的火焰温度在1000℃左右，而苏式战斗机的尾喷管火焰温度则达到了2000℃。干脆直接喷火
那么问题又来了，为什么美国战斗机发动机火焰红色，苏式战斗机多是蓝色呢？其实是因为两个国家航空发动机加力燃烧室的设计理念不同。▼如图所示的涡轮风扇发动机，其后部的空腔即加力燃烧室。打开加力时，雾化的航空燃料喷入加力燃烧室剧烈燃烧，产生的高温高压气体剧烈膨胀推动前面的涡轮叶片加速旋转，从而吸入更多空气，加强发动机工作状态，达到加力的效果。
美国和俄罗斯的战斗机尾焰颜色不同主要是因为俄罗斯的设计是在加力时，加大燃料的利用率，也就是喷入加力燃烧室的雾化燃料燃烧更为充分，从而得到温度更高的蓝色尾焰。而美国的设计理念则是增大加力燃烧室喷入燃料的燃烧量，也就是通过烧更多的油来获得更大的推力，相应得到的尾焰温度更低，颜色为红色。不同的理念则带来不同的性能，俄罗斯战机发动机尾焰温度更高，对发动机影响也更大，所以发动机可以承受的时间较短，一般规定在2分钟左右。而美国战机发动机开加力时温度没有那么高，所以可以持续更长时间，不过也仅仅能够维持在5分钟左右。
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喷气式发动机是上个世纪三十年代末四十年代初英国人和德国人研发出来的，德国人最先把喷气式发动机运用到了飞机上面，从此飞机进入了跨时代的时期，虽然德国在二战时期就已经研制出来了喷气式飞机，但是这个最新发明在德国已经出现败像的时候，所以并没有给德国带来奇迹和改变，但是却给了后世飞机带来革命性的改变。
将喷气式发动机发扬光大的是美国和苏联，两个国家获得了二战德国的绝大多数黑科技，包括发动机技术，这也使得这两个国家在后来的几十年时间里面走在了世界的前头，英国和法国跟美国的关系好加上原本就是工业强国，所以在发动机技术上面也非常的不错，发动机技术可以说是一个国家的工业实力的体现。
在世界上能真正研发可以使用的发动机的国家目前也就不超过十个，德国虽然不研发发动机，但是没有人会怀疑德国的能力，日本现在已经证明了自己有能力研发出来性能先进的发动机，剩下的就是五常国家，每一个都有发动机研发的实力，这也说明了五常国家的工业实力，印度心比天高但是实力不行，也曾经在苏联的帮助下研发过发动机，只是发动机没有起动多久就烧融化了。
世界航空发动机主要分为两种不同的体系，两种体系都出自德国技术，一种是美国的一种是苏联的，我们走的是苏式的发动机发展路线，在过去由于技术原因，我们受到了苏联方面的许多影响，许多军事科技都来自苏联，发动机也不例外，美国跟欧洲的其他国家的发动机路子差不多，要从发动机水平来说当然是美国最强大，英国法国和俄罗斯紧随其后。
美国发动机在世界上可以说是最先进的，使用寿命到稳定性以及推力方面的综合因素来说，美国的发动机绝对是最强的，俄罗斯的发动机在使用寿命上远不如美国和英法，美国的最新发动机的寿命可以8000小时到10000小时，俄罗斯的发动机寿命一般只有2000到3000小时左右，而我们的只是900到2000小时之间，这就是很明显的差距了。
在发动机推力方面美国的发动机推力非常的强大，俄罗斯的发动机的推力也不错，跟美国的差不了多少，我们的就比这两个国家的差了不少，这也是一个比较现实的问题，飞机动力大小跟发动机是直接相关的，机动性的好坏也是由发动机决定的，虽然俄罗斯的发动机推力并不比美国的差多少，但是在发动机的尾部火焰来看 ，两者区别太大了，但是也不是绝对的，有时美国飞机也是喷蓝色火焰，只不过红色多蓝色少一些。
美国的发动机绝大多数在飞机加速的时候尾部喷的都是橘红色火焰，而俄罗斯的发动机喷的是蓝色火焰，这是怎么回事呢，火焰能代表发动机的推力性能吗，其实发动机的推力性能大小跟火焰是什么颜色没有任何关系，正常来说蓝色火焰代表了发动机功率温度更高，红色火焰的功率温度相对比较低，是什么原因造成的颜色的不一样呢？
首先是发动机的结构上面的差别，燃烧室的位置不一样就决定了火焰喷出来的温度不一样，美国的发动机燃烧室在中间，所以在发动机尾部会有一个降温的出来时间和过程，所以发动机的温度会低一些，俄式发动机的燃烧室在后半段，缺少的充分降温的时间，所以会温度高一些，再者发动机的火焰燃烧和我们平常的火焰完全不一样，美国发动机的航空燃油在发动机的燃烧过程中燃烧率高，俄罗斯的发动机在燃油燃烧率上面不如美国的，所以俄罗斯的发动机提高推力都是靠加大燃油量来达到的。
再有一个影响发动机尾焰颜色的原因就是 ，每个国家的航空燃油的调配上面使用的添加剂不一样，不一样的添加剂就会产生不一样的火焰颜色我们的发动机体系来自于苏联，所以我们的发动机和俄罗斯的发动机非常的类似，都有寿命不足的缺点，而且在处理燃油燃烧率上面我们也和俄罗斯一样一直都没有得到很好的解决，我们使用的燃油和俄罗斯的类似，添加剂也差不多，发动机的结构也是类似，所以我们的发动机的尾焰颜色也是蓝色火焰，现在我们需要攻克的是在提高推力的情况下如何同时提高发动机的寿命和稳定性，这才是关键。
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往下看
首先先解释一下火焰颜色的区别
一般情况下
蓝火焰的温度是最高的 火焰颜色和温度对应：
暗红色：600摄氏度左右。
深红色：700摄氏度左右。
橘红色：1000摄氏度左右。
纯橘色：1100摄氏度左右。
金橘色：1200摄氏度左右。
金黄色：1300摄氏度左右。
金白色：1400摄氏度左右。
纯白色：1500摄氏度左右。
白蓝色：1500摄氏度以上。
天蓝色：2000摄氏度左右。
蓝色：2500℃摄氏度以上。
▲冒蓝火的歼-20
其次谈谈战机尾焰色区别原因
一般来说，蓝色温度比红色高，不过由于喷口金属材质不同，火焰颜色也会不同（焰色反应），蓝色火焰代表温度最高，你也可以理解为推力大，至于歼-20的尾喷蓝色火焰是因为发动机开加力了。F-22（F-119发动机）可以非加力超音速巡航，你看到的红黄色证明F-22还没开加力。
顺路说下战斗机开加力，那么问题不外乎两个，燃油消耗和持续时间。
首先，一般而言开加力是指对喷气发动机而言，无论是涡扇和涡喷（涡桨发动机可以视为涡扇发动机的变型）。活塞发动机也有开加力一说，也就是往燃烧室里喷酒精或者喷水，但是现役战斗机基本都是喷气式的，所以不在阐述之列。
涡喷发动机的结构为压气段（低压段加高压段），燃烧室，做功涡轮，排气段。整个气流路径成为内涵道。涡扇发动机比涡喷发动机在内涵道外多了一个外函道，借助增大直径的低压段压气机叶片产生向后的压缩空气推力。因此在相同的油耗情况下，能够获得比涡喷更大的推力。或者反过来说相同推力情况下则更经济。缺点就是结构更复杂，直径和重量更大。但是借助现代先进冶金技术和制造工艺，涡扇发动机的优点（省油、大推力）远远超过缺点。目前最先进的F119-PW-100小涵道比涡扇发动机的推重比达到了10以上。也就是说，该发动机可以产生十倍于自身重量的推力。
战斗机在作战时，因为战术需要，有时需要以最大速度迅速抵达战区，或者迅速抢占能量高点。因此在军用最大推力以外，还需要通过开加力来获得瞬时的速度。每一种型号的喷气发动机在设计时，都有开加力的功能。开加力的原理就是当喷气发动机运行时，往燃烧室后部，做功涡轮之前的内涵道内喷入额外的雾化燃料，借助燃烧室排出的燃气点燃。
因其燃烧膨胀做功产生额外的推力，并促使做功涡轮加速，带动前端两级压气机吸入更多的空气。由于开加力做功的部分是在燃烧室之后，因此俗称后燃或者补燃。这一段发动机结构往往会经过加强，又称为加力燃烧段。
当喷气发动机开加力时，其燃料消耗至少是正常情况下的两倍，相应的战斗机的航程也会随之降低。以上述F119-PW-100为例，非加力油耗0.75-0.8Kg/小时Kg推力，而加力油耗1.8Kg/小时Kg推力。同时，由于开加力对急剧增加发动机内涵道后燃段的温度和压力，以及核心涡轮的转速，因此开加力会缩短发动机寿命。
▲起飞中的米格-25RB
俄系喷气发动机允许开最大加力时间一般不得超过两分钟，西方喷气发动机允许开最大加力时间一般不得超过五分钟。超过后有可能因为发动机部件受应力超过屈服强度而发生裂缝、断裂等严重问题。而且开加力后的发动机在着陆后都要对涡轮叶片和燃烧室进行详细检查。所以，战斗机一般只在重载起飞（尤其是舰载战斗机）或者作战时才开加力，开也不是一下子开足，而是根据需要决定。现代飞机的电控系统可以根据需要精确的控制开加力程度，也就是燃油使用效率更高。
▲美国B1战略轰炸机
三代及以下的喷气飞机使用军用最大推力并不能达到超音速，也就是说，即便像F15这样的双发重型战机，也需要开加力才能超过音速。而四代机得益于所装备的喷气发动机的推重比提高，在不开加力的情况下依靠军用推力就能达到1.5M的超音速水平。这也是四代机的重要指标之一。
以下从航空发动机燃烧学的角度对外焰焰色的不同稍作解释。
上图为一个本生灯模型，可以通过它来模拟航空发动机火焰燃烧的不同状态。a为一次供气的进气量，当a为0时是纯油燃烧，属于扩散燃烧（外焰呈现黄色）。
当a在0-0.3直接时是富油燃烧，会有部分燃油溢出火焰面在空气中寻求更多的氧化剂。这是一种组合火焰，内焰呈深蓝色属于预混燃烧，外焰呈黄色属于扩散燃烧。
当a在0.3-1直接时，和上一个情况类似，也是一种组合燃烧，由于比例不同，外焰扩散燃烧呈暗红色。
当a大于1时，一次供气时预混地恰到好处，火焰属于预混燃烧呈浅蓝色火焰。
另外火焰的颜色跟燃料燃烧的充分度有关，燃烧充分呈蓝色，不充分是黄色，所以在平时家里使用煤气炉是，也可以同时看到蓝色火焰和黄色火焰。所以说明俄罗斯战机发力时主要依靠增加燃料利用度，美国靠的是增加燃料燃烧量。
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我在机务维修干过，简单的讲，一燃料不同，二燃烧温度不同，三贫油和富油。俄系贫油燃烧温度高。
