FC-31珠海首秀发动机黑烟是什么情况？
首先，得明确一点，“黑烟”这个说法，在航空发动机领域，通常意味着燃烧不充分，或者说存在未燃烧的燃油和碳粒。在地面测试或者低速运转时，一些发动机，尤其是涡喷或涡扇发动机，在起步阶段或者某些特定工况下，出现少量冒烟是比较常见的现象，这往往和发动机的结构、燃油喷射系统、以及起飞前的准备工作有关。
对于FC31来说，这可是它第一次以“真面目”示人，而且是在国际盛会珠海航展上进行飞行展示，所以任何一点小瑕疵都会被放大。那么，这个“黑烟”到底是怎么回事呢？
可能的原因剖析：
1. 试飞阶段的“磨合”和“调校”： 任何一架新飞机，尤其是新型号，在正式交付前都需要经过大量的测试和磨合。飞行表演虽然是展示，但它同时也是一个极为严苛的测试环节。初次公开飞行，发动机可能还没有达到最佳的“最佳状态”，一些参数可能还在微调。比如，燃油喷射的雾化效果、燃烧室的混合比、甚至一些控制系统的逻辑，都可能在实际飞行中得到进一步的优化。在这种情况下，即使是很轻微的不完美，在特定光照角度下也可能被解读为“黑烟”。
2. 起飞前的地面滑行与发动机预热： 飞机在起飞前，需要在地面进行一系列的准备工作，包括发动机的启动、怠速运转、加速测试等。在这个过程中，特别是当发动机从静止状态启动，然后逐渐提升推力时，由于燃油的瞬时雾化和燃烧过程的不稳定性，可能出现短暂的冒烟。如果起飞前的滑行距离较长，或者在滑行过程中进行了某些操作，这些“地面痕迹”可能会在起飞瞬间一同被观察到。
3. 发动机型号与具体表现： FC31早期装备的是俄罗斯RD93发动机，后来传闻会换装国产的WS13或WS17等发动机。不同型号的发动机，其燃烧室设计、燃油控制系统、以及对不同工况的适应性都有差异。即便是同一型号的发动机，不同批次、不同调校的版本，表现也可能略有不同。而且，某些高性能发动机为了追求更强的推力，在设计上可能对燃烧效率的容忍度会比经济型发动机略低一些，尤其是在某些非稳定工况下。
4. 环境因素的影响： 珠海的空气湿度、温度、以及航展现场的特殊光照条件，都可能影响肉眼对排气颜色的判断。有时，过多的水蒸气形成的“白烟”在特定光线下也可能看起来颜色偏深。
5. 表演动作的压力： 飞行表演需要飞机执行一系列高难度的机动动作，包括急加速、急减速、大迎角飞行等。这些动作对发动机的瞬时推力输出和响应速度提出了极高的要求。为了迅速响应飞行员的指令，发动机可能会采取一些“激进”的控制策略，例如在短时间内增加燃油供给，以获得更大的推力。在这种高负荷、瞬时变化的工况下，燃烧的完全性可能会受到一定影响，从而导致短暂的冒烟。
6. “黑烟”的定义与观察视角： 需要注意的是，我们看到的“黑烟”是观众和媒体的直观感受。专业的航空工程师在评价发动机时，会有更精细的量化指标，比如烟度计测量的“烟度数”。有时候，我们肉眼看到的“黑烟”可能只是比通常更浓一些的排气，或者只是偶尔出现的一丝，在飞行结束后并不会成为持续性的问题。
更深入的理解：
从技术角度看，发动机冒黑烟反映的是燃烧不完全，这会直接影响到燃料的经济性，并可能导致发动机内部积碳、对发动机寿命产生影响。然而，现代航空发动机在设计时，都会在“性能”和“经济性/环保性”之间进行权衡。对于一款定位为“鹘鹰”这样的先进战机，在确保足够的推力和机动性的前提下，还会考虑燃油消耗率和排放。
FC31的首秀，无论其发动机表现如何，都标志着中国在先进战斗机研制上迈出了重要一步。发动机作为飞机的“心脏”，其成熟度和性能至关重要。如果在首秀中出现一些小插曲，这反而是个机会，让研发团队能够在后续的测试和改进中，针对性地解决问题，让这款飞机变得更完美。
所以，与其过度解读“黑烟”的现象，不如将其看作是新机型在首次公开亮相时的“成长阵痛”，也可能是技术细节在实际应用中的一次“检验”。关键在于后续的改进和性能的提升。毕竟，对于一款还在不断完善中的新型战机而言，每一次的飞行都是一次宝贵的学习和进步过程。
网友意见
以上答案都是只谈RD33/93的冒黑烟表面现象，都说燃烧不充分，没人说RD33/93的工作原理。
简单地说，RD93不是黑烟什么猛推油造成的，与耗油率没有直接关系，RD93冒黑烟主要是启动与低速状态下，否则很难解释为何加力与爬升，高速阶段无黑烟？这与其采用采用短环形燃烧室和离心式喷嘴，其优点是燃烧包线好，雾化效果好，对恶略条件适应性好，缺点是：燃油分布随供油压力而变化，出口温度不易控制，燃烧室在高压下，工作时容易冒烟，热辐射量大。
简单总体言之，RD93在低速与启动阶段，需要富油启动（航空发动机此时都需要富油阶段，要保持发动机的转速），此时，由于采用短环形燃烧室，温度控制较高，而环绕星型喷嘴雾化质量好，大部分是小直径的油珠,由于其动量小（压力有限，空气流量有限）,都聚集在喷油嘴附近,容易形成积炭——因此需要较高的供油压力，让油珠扩散，但不是加大油这种理解。但是在速度上升阶段，空气流量增加导致油珠分散，尾烟就消失了。
气动式喷油嘴油量的改变是依靠供油压力，而雾化质量则更依靠气动因素。在低速与启动阶段，气动式喷嘴却更依靠气动速度，此时雾化效果却不大。
因此，在此阶段却难以说冒黑烟更费用，两者其实都是富油阶段，气动式喷嘴此时也许依靠改变油路压力，供油效率高些，但是雾化效果却难以保障充分转速，而Rd33雾化非常有效，但是由于高温，油珠因为空气动力小，聚集在供油嘴周围，焦化明显。
总的来说，RD93冒黑烟没有跟耗油率有直接的关系。而是其短环形燃烧室和离心式喷嘴造成的，在1950-1970年代，离心式喷嘴曾大量运用在民航客机上，当时几乎黑烟滚滚。
看看这架KC135的浓烟（什么？你没听过？就是波音707的军用版）
8发的B52绝壁是拉烟之王
整体来说，离心式喷嘴结构简单，雾化效率高，燃烧包线好，没有喷黑烟就耗油一说，但是其逐步现在退出舞台。
原因在于：
一 环保，民航客机与运输机上就很明显，在1970年代初欧美航空标准颁布后比较明显。
二、对于战斗机来说，环保只是次要问题，战机的敏捷效用越来越被重视起来，而离心式喷嘴结构重量大一些，要求更大的供油压力---导致增加了压力装置与供电能耗等装置，以气动喷嘴来说，供油结构较为简便，重量轻，喷嘴锥度较为固定，这样温度与油料雾化控制较好，更适应用于发动机均衡的变化（当然稳定工作范围窄，要求其他作为弥补），更适用于敏捷操控能力。以飞火推一体化能力等来说，离心式喷嘴需要更精确的喷嘴分布综合计算，以数字控制不同管路油料供应压力结合气动表现来控制温度。而气动喷嘴则主要考虑气动表现与供油压力，解决方法原则上更简单有效。
三、许多战机低速淡淡的白烟其实也是雾化效果不高，燃烧不充分，喷出大量的未燃完全的未燃径（即未燃油料空气混合物，重量比大于空气颗粒，浅白甚至是透明的，白烟浓度低不代表更好，而是喷管热量气体本身热量高，伴随大量热量未燃径难以直接与空气发生冷凝白色蒸汽反应），也是燃烧不完全的。所以冒黑烟不代表燃烧效率差。
F16也冒烟哦！
总的来说，离心式与其他各有优点，如结构、重量、以及等等，技术要求小，但进一步发展数字化要求高潜力小。总体燃烧雾化效率高，与耗油率没有直接关系（如果都上数字控制，那就是另一回事了）。
歼31目前只是验证临时用RD93，未做大的改进，主要在于摸索气动性能与飞控。
FC1的发动机燃烧室与燃油喷管进行了改进，尾烟小了许多。
离心式喷嘴管路也并非就过时了，喷雾锥度控制与雾化效果依然是追求的方向，只要抓住这一点依然有广阔的前景，现在未来的方向是由过去的单一式变为组合式喷嘴管路，我国2013年航空研究者就研究过双油路离心式喷嘴。过大或过小的锥度都是有麻烦的，过小的喷雾锥度会造成燃烧室中心点温度过高，对材料要求高。而过大的喷雾锥度控制技术更容易实现，但是容易造成燃烧室烧蚀，已经油滴雾化直径较大，液滴蒸发较慢，燃烧时间较长（但是雾化效果却简单有效），因而增加排气污染。
现在看来，RD93很可能采用了大锥角喷雾锥度，这样就是其发动机燃烧室寿命有限，但是材料要求低，同时在低速阶段容易冒黑烟的原因（此阶段另一种主要形式的气动式喷管雾化效率较差）——但实际上总体耗油率不算高。
我国该设想为带有空气旋流器的主、副喷嘴，采用互相补充的中等喷雾锥度，在空气旋流器作用下高速阶段可扩大喷雾锥角，利用空气流量减少附着效应，低速为中等喷雾锥度，达到燃烧室材料要求不高，温度控制不高，燃烧雾化效果却进一步提升，减少污染与寿命提升的效果。
总而言之，发动机的进步不是一蹴而就的，发动机也不是简单的有无黑烟就是耗油的表现——就像有无鸭翼就是高机动的说法一样，（坦克燃气轮机与柴油机基本原理相似大于相异，但是燃烧利用不同，柴油机黑烟远大于燃气轮机，但是油耗效率却在后者之上）只能说当时不同的需求，不同的技术，不同的成本有不同的解决办法--F404就是依靠外涵道气流围绕核心实际打造了一款体积小，推比高，寿命长伪涡扇，油耗却没什么优势（实际上F404就是YJ101涡喷核心加了外涵道管路）——有消息称WS13虽然引用RD93燃烧室与喷嘴技术，却采用了类似F404的思路--这个确实不知真假，技术的发展可能会倾向于某一种，但是随着技术与成本的发展却重新回归另一种，甚至组合使用。
知乎er们，你们要是看到那些嘲笑J31是拖拉机的报道（比如网易）你们直接可以关掉或扔进垃圾堆。
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附：离心式喷油嘴资料：
离心式喷油嘴内装有一个旋流器，其工作原理如图所示。
燃油从切向孔进入旋流室内，在旋流室内作急速的旋转运动，燃油从喷孔喷出后，受惯性力和空气撞击力的作用破裂成无数细小的油珠，从而获得良好的雾化结果。由于发动机在不同的转速下工作时，所需油量的变化很大。大转速时的供油量，一般比小转速时的供油量大十几至几十倍。只有一条通路面积的单路喷油嘴就不能满足要求，所以目前有的发动机使用双路离心喷油嘴。 离心喷嘴的优点是能够形成均匀的混合气保证燃烧室在宽广的混合比例范围内工作，工作可靠，结构坚固易于调试，在航空发动机中使用广泛。其缺点是：1、供油压力要求高；2、存在高温富油区（航空发动机都有富油，基本都是低速状态下，保证发动机的转速，但是离心式喷嘴温度此时控制较高，同时其喷油动量小,都聚集在喷油嘴附近,形成了富油区，容易形成积炭。）易造成发烟污染；3、出口温度场不均匀；4、与环形燃烧室不协调。
气动式喷油嘴的出现,克服了离心式喷油嘴的以下两个缺点：喷油量与喷油雾化质量都直接与供油压力相关：在低速供油量时,由于雾化质量好，大部分是小直径的油珠,但其动量小,都聚集在喷油嘴附近,容易形成积炭。而气动式喷油嘴油量的改变是依靠供油压力，而雾化质量则依靠另外的气动因素。
气动式喷嘴油气混合均匀，避免了主燃区的局部富油区，减少了冒烟和积碳；火焰呈蓝色，辐射热量少使火焰筒壁温较低，气动喷嘴不要求很高的供油压力，而且在较宽的工作范围内，喷雾锥角大致保持不变，所以容易使燃烧室出口温度场分布比较均匀稳定。气动式喷嘴简化了供油管道仅用单管供油。其缺点是：由于油气充分掺混贫油熄火极限大大降低，使燃烧室稳定工作范围变窄；在启动与低速时，气流速度较低，压力较小，雾化不良。
在装用蒸发管的燃烧室内，油气的混合提前在蒸发管内进行，如图 所示。经在 T 型热管壁加热蒸发，进一步与这部分高温空气掺合。实践证明使用蒸发管的燃烧室燃烧效率较高，不冒烟，出口温度场比较稳定。这种蒸发管式的供油装置与环形燃烧室相回合,得到广泛的应用。 甩油喷嘴在高转速、小流量的折流环形燃烧室中得到广泛运用。
因此，不同的喷嘴各有优劣，不同的状态有不同的燃烧雾化表现，也谈不上什么燃烧不完全。现在也探索不同的办法来解决。
以上选自航空发动机简论。
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