火箭喷出的火焰超过3000℃，怎么没把自己烧化？它有办法降温

依靠尾部喷出的高热气焰，火箭能够直冲云霄，蔚为壮观，可是你有没有想过这样一个问题，火箭喷出的气焰温度极高，为什么自己没有被烧化呢？

(资料图片)

也许你会认为火箭肯定使用了什么耐高温的航天材料，事实上这并不是材料可以解决的问题，因为火箭尾部喷出的气焰温度超过了3000℃，而自然界中熔点最高的金属钨，它的熔点也仅为3380℃，是禁不住火箭气焰持续灼烧的。当然了，一种人工合成的物质五碳化四钽铪的熔点要高得多，达到了4215℃，不过火箭在降温冷却方面另有办法。

最常使用的一种火箭喷嘴冷却方式被称之为“再生冷却”，光是听这个名字，我们就能够感受到这种冷却方式的“经济实惠”了。

那么再生冷却是如何做到经济实惠的呢？这就要从火箭燃料说起了。虽然所有的火箭都是使用化石燃料进行推进的，但在具体的燃料形式上却有所不同，比如液体火箭燃料发动机所使用的就是液体燃料，具体一点来说就是液体甲烷、液氧和液氢。甲烷也好，氧气或氢气也罢，它们在常温状态下都是气体，想要让它们变为液体，那是需要相当的低温的。

液体甲烷的温度要在零下82.6℃，液氧的温度则低至零下183℃，而其中最为离谱的就是液氢了，它的温度必须达到零下252.7℃才行。

火箭上装载着这么多的低温液体，这不就是唾手可得的冷却剂吗？于是在火箭的喷嘴内壁和外壁都会铺设有密集的管道，这些管道通常由镍铬合金、不锈钢或铜制成，低温的液体燃料从燃料室出来以后并不会直接进入燃烧室，而是先要在这些管道里跑一圈，这样一来就实现了帮助火箭喷嘴降温的目的。

低温的液体燃料通过在火箭喷嘴内外壁的流动而带走了其中的热量，而这些热量却并没有被浪费掉。

吸收了热量的低温液体等于是先进行了一遍预加热，然后它们会将这些热量带进燃烧室，也就是说被吸收的热量最终又回来了，一点也没有浪费，这就是为什么这种冷却方式被称为“再生冷却”的原因了。再生冷却并不是火箭喷嘴部位的唯一冷却方式，除此之外还有其它的方法，比如“膜冷却”。

膜冷却所使用的主要冷却物质依旧是那些低温的液体燃料，不过这一次并不是让这些燃料在管道中流淌来吸收热量，而是直接将这些低温的燃料喷在火箭喷嘴的内壁上。

在火箭喷嘴的内壁上会有一条由大量小型喷嘴所组成的冷却带，它们会将低温液体燃料喷洒在火箭喷嘴的内壁上，这样一来就会在内壁形成一层液膜或低温蒸汽膜，将火箭喷出的高温气焰与喷嘴壁进行隔离，如此便不需要担心气焰把火箭喷嘴烧化了。有没有不使用这些低温燃料的冷却方式？有，那就是烧蚀冷却了。

所谓烧蚀冷却就是将由烧蚀材料制作而成的内衬镶嵌在喷嘴的内壁上，相当于是给喷嘴增加了一层隔热层。

这些烧蚀材料一般都是由碳纤维等物质制作而成的，之所以说是烧蚀材料，是因为这个内衬会在吸收热量的过程中分解气化并带走热量，当火箭最终升空，它们也就消失不见了。这种冷却方式相对比较粗糙，但是便宜简单，所以也拥有自己的优势。除了这些之外，火箭喷嘴的冷却方式还有屏蔽冷却、蒸腾冷却以及辐射冷却等等，总之，正是因为有了这些冷却方式，喷嘴才可以得到保护，火箭才不会被自己的高温气焰烧化。

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