为什么火箭发射后天空有时会呈现龙状祥云

2019-12-8 编辑:admin 来源:互联网 阅读次数:
  导读: 据北京日报12月7日音讯:今日黄昏,北京天空呈现龙状的祥云,网友们纷繁拿起手机相机拍照,相片敏捷在朋友圈刷屏了!经记者了解,本来这是快舟一号甲运载火箭发射所构成的火箭尾......

据北京日报12月7日音讯:今日黄昏,北京天空呈现龙状的祥云,网友们纷繁拿起手机相机拍照,相片敏捷在朋友圈刷屏了!经记者了解,本来这是快舟一号甲运载火箭发射所构成的火箭尾迹云。

火箭尾流是火箭推进剂焚烧后生成的高温、高速气体在尾喷管后构成具有杂乱的波系结构,包括内射流和外射流,以及边界层。内射流是燃料焚烧所生成的高温、高速化学反应生成物,外射流是低温、低速的混合物气体。

低空火箭尾流可见光图画

当火箭飞翔高度低时,周围大气稠密,火箭喷流和大气混合的结果是先胀大后紧缩,再胀大,如此重复构成显着的马赫盘结构。尾流径向直径比较小,轴向长度有限。低空尾流流场可以用连续流的纳维尔-斯托克斯方程建模,其典型温度云图如下所示:

低空火箭尾流流场温度云图

当火箭飞翔高度逐步增高时,周围大气逐步淡薄,火箭喷流和大气混合作用的结果是马赫盘数目逐步削减,最终消失,喷流充沛胀大,与大气混合后会构成回流区,尾流径向直径变大,轴向长度变长,构成高空雨伞结构。高空尾流流场可用淡薄气体动力学建模,其典型速度云图如下所示:

高空火箭尾流流场速度云图

当火箭飞翔速度超越音速时分,会构成两个激波结构。一个在弹体锥形顶部,一个在尾流前部,刚开始弹体激波与尾流激波别离,当飞翔高度变高今后,两者混合,然后使得火箭尾流场变大,构成一个巨大的锥形部位。

使用空气动力学成功解说了火箭尾流“烟云”的主体是锥形结构的原因,那么烟云远端的蛇形尾迹是怎样构成的呢?这是因为尾流中含有很多的三氧化二铝粒子,这些粒径比较小的粒子被喷口喷出后在高层大气中所受的阻力比较小,因而可以继续好几公里。因为平流层和中间层之间的循环气流,构成火箭流场远端与空气混合具有激烈的不稳定性,因而将尾迹吹成了螺旋状。

火箭尾流的蛇形尾部

在尾流后方还或许存在有很多不同杂乱结构的“烟云”。当火箭发动机类型、推进剂品种以及飞翔环境不一起,火箭尾流的“烟云”会表现出不同的尺度与结构。

那么为什么咱们能看到“烟云”呢?有时乃至仍是五颜六色的云呢?其实,这一现象是由火箭升空之后留下的尾迹在阳光、气流和暗淡天空的归纳作用下发生的特别光学作用。

火箭尾流与大气混合后会发生激烈的辐射,但这些辐射的首要波段在红外区域,而咱们人眼所见的火箭尾迹首要来自于尾流中含铝的固体推进剂焚烧生成的三氧化二铝粒子散射太阳光所形成的。

假如调查者的视点比较好,并且调查时刻是日出、日落时分,就会看到“云”在高空直射阳光、散射光的相互作用下,构成彩虹色的“五彩祥云”。因为火箭尾流中的固体铝颗粒与空气中氧气混合需求满意焚烧条件,所以一般这些“云”在火箭起飞阶段是会不呈现的,而是在高空大气中发生。因为三氧化二铝粒子相对气体分子的惯性大以及高空大气粘性小等原因,构成火箭关机后,这些“云”还能存在,最大可维持半小时左右。

夜间拍照到的火箭烟云

记者:周文丽


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