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北京市民争拍“龙状祥云” 原来快舟火箭干的(图)

作者:admin      发布日期:2019-12-11   点击:

  原标题:刷屏了!市民争拍“龙状祥云”,原来是快舟火箭干的!

  今天傍晚,北京天空出现龙状的祥云,你看到了吗?网友们纷纷拿起手机相机拍摄,瞬间在朋友圈刷屏了。

北京市民争拍“龙状祥云” 原来快舟火箭干的(图)

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  对此,微博认证为“航天科工火箭技术有限公司技术经理”的微博网友@快舟火箭首席科学家助理 ,在微博上公开“认领”称这是今天快舟一号甲运载火箭发射所造成的火箭尾迹云。

北京市民争拍“龙状祥云” 原来快舟火箭干的(图)

  火箭尾流是火箭推进剂燃烧后生成的高温、高速气体在尾喷管后形成具有复杂的波系结构,包含内射流和外射流,以及边界层。内射流是燃料燃烧所生成的高温、高速化学反应生成物,外射流是低温、低速的混合物气体。

北京市民争拍“龙状祥云” 原来快舟火箭干的(图)

低空火箭尾流流场温度云图(来源:作者绘制)

  当火箭飞行高度逐渐增高时,周围大气逐渐稀薄,火箭喷流和大气混合作用的结果是马赫盘数目逐渐减少,最后消失,喷流充分膨胀,与大气混合后会形成回流区,尾流径向直径变大,轴向长度变长,形成高空雨伞结构。高空尾流流场可用稀薄气体动力学建模,其典型速度云图如下所示:

北京市民争拍“龙状祥云” 原来快舟火箭干的(图)

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  利用空气动力学成功解释了火箭尾流“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么形成的呢?这是因为尾流中含有大量的三氧化二铝粒子,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,因此能够持续好几公里。由于平流层和中间层之间的循环气流,造成火箭流场远端与空气混合具有强烈的不稳定性,因而将尾迹吹成了螺旋状。

北京市民争拍“龙状祥云” 原来快舟火箭干的(图)

夜间拍摄到的火箭烟云

  火箭尾流与大气混合后会产生强烈的辐射,但这些辐射的主要波段在红外区域,而我们人眼所见的火箭尾迹主要来自于尾流中含铝的固体推进剂燃烧生成的三氧化二铝粒子散射太阳光所致。

  如果观察者的角度比较好,而且观察时间是日出、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,形成彩虹色的“五彩祥云”。由于火箭尾流中的固体铝颗粒与空气中氧气混合需要满足燃烧条件,所以通常这些“云”在火箭起飞阶段是会不出现的,而是在高空大气中产生。由于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,造成火箭关机后,这些“云”还能存在,最大可维持半小时左右。

  记者:周文丽

责任编辑:吴金明



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