火箭发射为什么要喷水?500吨水瞬间喷射只为降温?详解背后智慧
admin
2023-02-09 12:16:04
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原标题:火箭发射为什么要喷水?500吨水瞬间喷射只为降温?详解背后智慧

美国航天飞机初次发射时,曾因噪音过大导致隔热瓦脱落。于是,科学家们就想到了用水来消除噪音,同时还能起到降温的作用,可以说是一举两得。说了这么多用水来降温、降噪,那它到底是如何实施的呢?为什么火箭发射时要喷水?

说到目前最厉害的火箭,应该当属美国SpaceX的重型猎鹰火箭。起飞时,27台发动机同时工作,能产生2280吨起飞推力,是现役推力最大的运载火箭。但是看到火箭发射时的场景,不免有人会疑问了,这么多台发动机同时工作,能产生高温火焰和剧烈的噪音,为什么工作人员还能安然无恙呢?这就要回到我们的问题上了,火箭发射时之所以要喷水,目的就是为了降温和降噪。

火箭发射时都会产生炙热的火焰,此时的火焰温度超过了3300度,这是怎样的一个概念呢?切割钢板时使用的乙炔焰,温度是3050到3150度,可见火箭发射时的温度有多恐怖。不仅如此,在发射的同时还会产生超大压力,火箭发动机燃烧室的压力,相当于200多个大气压。面对高温火焰和强大压力,如果直接冲击到火焰发射台,后果可想而知。所以也就有了采用大量的水,来降低尾焰的做法。

除了降温之外,最重要的一个目的就是降噪,同样以重型猎鹰火箭为例。据NASA的统计,在猎鹰号发射时,强大的推进力产生了高达220分贝的声音能量。而据美国言语听力协会的研究显示,人类一旦接触到超过120分贝的声音,就有可能导致永久性听力丧失,甚至是死亡。

这么巨大的能量如果不加以控制,不旦发射场会被摧毁,就连火箭自身都会被反射回的能量所击毁。美国航天飞机初次发射时,就曾因噪音过大,导致隔热瓦脱落。于是科学家们就想到了用水来消除噪音,同时还能起到降温的作用,可以说是一举两得。

说了这么多用水来降温、降噪,那它到底是如何实施的呢?在火箭发射台旁有一个声音抑制系统,这个系统的原理也非常简单,就是在发射台上装一个巨大的水塔,这个水塔中的盛水量高达500吨,当火箭发射时的声波,遇到水后会被水阻挡,于是声波的能量就会转变为水的内能,直接将水气化掉,从而降低分贝。

同时,在火箭下方也安装了大型尼龙水袋,在二者的共同作用下,可将噪音降低到142分贝,这也是目前世界上公认的最好方法。

此时可能有人会有疑惑,500吨的水,不会将火箭燃料直接浇灭吗?当然不会。因为火箭从点火起飞到喷水之间,仅有几秒钟的间隔期,这个时间是通过计算机控制自动喷水的,喷水时间恰到好处,根本不会将燃料浇灭。

那既然喷水的作用这么好,为什么俄罗斯火箭发射时不喷水呢?仔细观察俄罗斯火箭发射场会发现,他们在火箭的底部挖了一个大洞,这个几十米深的导流槽,就是为了反射火箭声波,使声波无法回传到火箭上去,这样的设计可以将大部分能量,反射到与火箭呈60度角的空中。另外,由于俄罗斯火箭发射时下面是空的,所以产生的高温尾焰,也就喷不到什么有价值的东西了。

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