火箭噴出的火焰超過3000℃，怎么沒把自己燒化？它有辦法降溫

依靠尾部噴出的高熱氣焰，火箭能夠直沖云霄，蔚為壯觀，可是你有沒有想過這樣一個問題，火箭噴出的氣焰溫度極高，為什么自己沒有被燒化呢？

(資料圖片)

也許你會認為火箭肯定使用了什么耐高溫的航天材料，事實上這并不是材料可以解決的問題，因為火箭尾部噴出的氣焰溫度超過了3000℃，而自然界中熔點最高的金屬鎢，它的熔點也僅為3380℃，是禁不住火箭氣焰持續灼燒的。當然了，一種人工合成的物質五碳化四鉭鉿的熔點要高得多，達到了4215℃，不過火箭在降溫冷卻方面另有辦法。

最常使用的一種火箭噴嘴冷卻方式被稱之為“再生冷卻”，光是聽這個名字，我們就能夠感受到這種冷卻方式的“經濟實惠”了。

那么再生冷卻是如何做到經濟實惠的呢？這就要從火箭燃料說起了。雖然所有的火箭都是使用化石燃料進行推進的，但在具體的燃料形式上卻有所不同，比如液體火箭燃料發動機所使用的就是液體燃料，具體一點來說就是液體甲烷、液氧和液氫。甲烷也好，氧氣或氫氣也罷，它們在常溫狀態下都是氣體，想要讓它們變為液體，那是需要相當的低溫的。

液體甲烷的溫度要在零下82.6℃，液氧的溫度則低至零下183℃，而其中最為離譜的就是液氫了，它的溫度必須達到零下252.7℃才行。

火箭上裝載著這么多的低溫液體，這不就是唾手可得的冷卻劑嗎？于是在火箭的噴嘴內壁和外壁都會鋪設有密集的管道，這些管道通常由鎳鉻合金、不銹鋼或銅制成，低溫的液體燃料從燃料室出來以后并不會直接進入燃燒室，而是先要在這些管道里跑一圈，這樣一來就實現了幫助火箭噴嘴降溫的目的。

低溫的液體燃料通過在火箭噴嘴內外壁的流動而帶走了其中的熱量，而這些熱量卻并沒有被浪費掉。

吸收了熱量的低溫液體等于是先進行了一遍預加熱，然后它們會將這些熱量帶進燃燒室，也就是說被吸收的熱量最終又回來了，一點也沒有浪費，這就是為什么這種冷卻方式被稱為“再生冷卻”的原因了。再生冷卻并不是火箭噴嘴部位的唯一冷卻方式，除此之外還有其它的方法，比如“膜冷卻”。

膜冷卻所使用的主要冷卻物質依舊是那些低溫的液體燃料，不過這一次并不是讓這些燃料在管道中流淌來吸收熱量，而是直接將這些低溫的燃料噴在火箭噴嘴的內壁上。

在火箭噴嘴的內壁上會有一條由大量小型噴嘴所組成的冷卻帶，它們會將低溫液體燃料噴灑在火箭噴嘴的內壁上，這樣一來就會在內壁形成一層液膜或低溫蒸汽膜，將火箭噴出的高溫氣焰與噴嘴壁進行隔離，如此便不需要擔心氣焰把火箭噴嘴燒化了。有沒有不使用這些低溫燃料的冷卻方式？有，那就是燒蝕冷卻了。

所謂燒蝕冷卻就是將由燒蝕材料制作而成的內襯鑲嵌在噴嘴的內壁上，相當于是給噴嘴增加了一層隔熱層。

這些燒蝕材料一般都是由碳纖維等物質制作而成的，之所以說是燒蝕材料，是因為這個內襯會在吸收熱量的過程中分解氣化并帶走熱量，當火箭最終升空，它們也就消失不見了。這種冷卻方式相對比較粗糙，但是便宜簡單，所以也擁有自己的優勢。除了這些之外，火箭噴嘴的冷卻方式還有屏蔽冷卻、蒸騰冷卻以及輻射冷卻等等，總之，正是因為有了這些冷卻方式，噴嘴才可以得到保護，火箭才不會被自己的高溫氣焰燒化。

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