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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 。
【火箭发射为什么要喷水?500吨水瞬间喷射只为降温?详解背后的智慧】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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