300度高温,火箭喷嘴里喷出的热气,怎么没把自己熔化呢?


第一,火箭发动机从燃烧室到喷管口的温度和压力曲线是逐渐降低的,而气体速度曲线是逐渐增加的。最高温度应该出现在燃烧室中,最大热交换位置应该在拉瓦尔喷管喉部,最大气体速度出现在喷管尾部。所以火箭发动机喷管口温度好像达不3000℃,也就1000℃左右。当然1000℃也会使材料力学性能发生非常大的变化,燃烧室温度好像超过4000℃都很难。火箭发动机冷却的重点位置应该是拉瓦尔喷管喉部。

第二,在喉部是使用等离子焰喷塗技术,喷塗耐高温的陶瓷材料来解决的。因为这里不仅要耐温,还要耐冲刷。在火箭的喉前锥形收敛部,除使用文中液气冷技术外,也以同样技术喷塗耐温陶。不仅为了隔热,也为了防冲刷。喷管的扩张段,也常喷塗耐温陶,只是薄些了。

第三,石墨没有熔点,到3000℃后直接升华。即使许多大型固体洲际导弹,其发动机直接经受高温高压气体冲刷的喷喉,其喉衬也是用石墨制成的,而且这个喉衬经过恶劣的高温气流烧蚀冲刷后,仍能保持在设定的尺寸范围内。

第四,火箭喷口是中空的,然后在进燃烧室之前,先通过喷口,再进去燃烧室,燃料带走了喷口的高温,让喷口材料始终保持在熔点以下,所以不会被烧毁。另一方面,喷口外圈有燃料输送管,压缩的超低温液态氧气和燃料经过多层绕圈加热再送到燃烧室,节能,降温双合一。

第五,火箭发动机在工作时,喷嘴处的燃气温度可以轻松超过3000摄氏度,这远远超过了钢和钨等常见材料的熔点。然而,火箭发动机并没有被熔化,这是因为它采用了多种降温技术来应对高温环境。首先,火箭发动机的设计中包含了高效的燃烧室和喷嘴结构。燃烧室通过巧妙的设计,提高液体燃料和助燃剂混合物的高效燃烧,然后将燃烧产生的气体喷出。这种设计不仅提高了燃烧效率,还能有效降低喷嘴处的温度。其次,火箭发动机使用了拉瓦尔喷管,这种喷管的前半部由大变小,后半部由小变大,能够使气流从亚音速加速至超音速。这种设计使得气流在通过喷管时速度增加,从而减少了喷嘴处的压力和温度。此外,火箭发动机还采用了特殊的材料和技术来耐高温。虽然没有具体提到这些材料是什么,但可以推测它们具有极高的耐热性能,能够在极端高温下保持稳定。

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