Warum ist die Flamme eines Raketentriebwerks an der Düse normalerweise klar / transparent?

Dies ist eine Fortsetzung einer Frage, warum die Flamme der zweiten Stufe von Falcon 9 außerhalb der Atmosphäre unsichtbar war. Siehe: Warum ist die Flamme der zweiten Stufe des Falcon 9 unsichtbar? .

Das war gut beantwortet, relativ zu dem Feuerball, den man beim Abheben sieht. Es warf jedoch die sekundäre Frage auf, warum das extrem heiße Gas und / oder Plasma großer Raketentriebwerke im sichtbaren Spektrum nicht hell leuchtet, ob im Vakuum oder nicht?

Insbesondere sollen die Temperaturen von großen weltraumtauglichen Raketentriebwerken bis zu ~3500K betragen. Warum leuchtet es hier nicht hell mit gelber bis warmweißer Färbung direkt unter der Düse?

Test des Haupttriebwerks des Space Shuttles (RS-25), 1981, NASA

Beachten Sie, dass es sich um einen Wasserstoff-Sauerstoff-Motor (SSME / RS25) handelt, der eine viel schwächere sichtbare Wolke hat als Kohlenwasserstoffmotoren. Ich weiß, dass wir mehrere QAs zum Aussehen von Abgasfahnen auf der Website haben; hast du die gesucht?
Der sichtbare Teil ist der erste Stoßdiamant, verursacht durch eine stehende Welle in einem überdehnten Überschallauspuff. Wenn Sie in dieser Frage nach unten scrollen, hat uhoh einige schöne Bilder geteilt, die eine größere Ansicht zeigen. space.stackexchange.com/questions/16926/…
Ich denke, dies wird bereits in Antworten auf eine davon beantwortet
@RussellBorogove, ich habe ziemlich viel gesucht. Ich sehe eine Vielzahl von Antworten, in denen die unterschiedlichen chemischen Eigenschaften diskutiert werden und wie unterschiedliche Kraftstoffe mit unterschiedlichen sichtbaren Ergebnissen verbrennen. Aber ich habe keine gefunden, die erklärt, warum eine Blackbox mit 2000 K - 3500 K (dh jeder Auspuff mit 2000 K - 3500 K) aufgrund von Hitze nicht glühen würde, selbst wenn sie nicht verbrennt.
Eine gute verwandte Frage wäre "Was sind die sichtbaren Elemente der Flamme?". Für mich sollten Gase transparent und damit die Flamme immer unsichtbar sein. Beachten Sie auch, dass Ihre Frage nicht für SRB gilt.
@ManuH Gase sind nicht transparent. Jodgas ist zum Beispiel sehr violett. Und was wir die "transparente" Atmosphäre nennen, hat N ≊ 1.0003 .
@Manu H, kennst du den Grund, warum dieses Phänomen bei SRBs und anderen Raketen nicht auftritt? Liegt es an der Art des Treibmittels, schwarzer Körper?

Antworten (2)

Ich habe [eine Antwort auf der Website] nicht gefunden, in der erläutert wird, warum eine Blackbox mit 2000 K - 3500 K (dh ein Auspuff mit 2000 K - 3500 K) aufgrund von Hitze nicht glühen würde, selbst wenn sie nicht verbrennt.

Laut diesem Papier verhalten sich Gase nicht wie ideale schwarze Körper.

Wenn Wärme in ein Gas injiziert wird, wird die Energie hauptsächlich in Translationsfreiheitsgrade umverteilt und nicht zum Antreiben von Emissionen verwendet ... Wenn Reflexion und Translation richtig berücksichtigt werden, ist es einfach zu verstehen, warum Gase niemals als schwarze Körper emittieren können.

Wenn Sie genau hinsehen, sind alle "Flammen" zum Zeitpunkt der Oxidation transparent. Nur zeitlich etwas später und damit in einer räumlichen Dimension etwas entfernt, geben die erhitzten Oxidationsprodukte beim Abkühlen Photonen ab, was zu dem führt, was wir als "Flamme" betrachten. Sie können dies an einem Gasherd oder einem stark brennenden Stück Holz sehen.

Bei aktuellen Raketentriebwerken weiß ich nicht, wie weit die Abgaspartikel fliegen, bevor sie ausreichend abkühlen, um sichtbare Photonen zu erzeugen. Wie einige der Kommentare hervorheben, erzeugen einige der Kraftstoffe keine sichtbare Flamme – genau wie bei bestimmten Kraftstoffen für Rennwagen.

Warum ist die Flamme eines Raketentriebwerks an der Düse normalerweise klar / transparent?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v