Regenerative Kühlung

Dabei wird die Brennkammer durch den Brennstoff gekühlt, der durch Rillen an der Außenseite - oder wenn die Brennkammer aus verschweißten Röhren besteht, durch diese fließt. Er erwärmt sich dabei und führt die Verbrennungswärme soweit ab, das die Temperaturen niedrig genug bleiben. Aus Temperaturgründen verwendet man trotzdem Legierungen, die sehr hohe Temperaturen vertragen. Erst nachdem der Brennstoff die Brennkammer umflossen hat, kommt er zum Einspritzkopf. Man nennt dies regenerative Kühlung, weil das Kühlmittel dauernd nachgeliefert wird.

Das Gas kann auch für andere Zwecke benutzt werden. Beim Hauptstromverfahren treibt es die Turbinen an. Möglich ist es den Oxidator und den Verbrennungsträger zur Kühlung zu nehmen. Welchen man nimmt hängt vom Einzelfall ab:

• Bei Wasserstoff/Sauerstoff ist Wasserstoff besser geeignet. Er nimmt sehr viel Wärme auf und leicht handhabbar.
• Bei Kerosin/Sauerstoff kann man beide Stoffe nehmen. Kerosin, verdampft nur bei hohen Temperaturen und hat nur eine schlechte Wärmeleitfähigkeit. Sauerstoff hat diese Nachteile nicht, aber er wirkt oxidierend.
• Hydrazin/Stickstofftetroxid: Reines Hydrazin zerfällt bei der Erhitzung in Ammoniak, Stickstoff und Wasserstoff es ist daher als Kühlmittel ungeeignet. Mischungen mit UDMH, MNH oder diese Substanzen in Reinform haben diesen Nachteil nicht. Das ist auch ein Grund warum man eher UDMH als Hydrazin als Treibstoff einsetzt.

Filmkühlung und Schleierkühlung

Eine zweite Möglichkeit zur Kühlung ist die Filmkühlung. Auch hier durchströmt der Verbrennungsträger zuerst die Brennkammer. Er tritt aber durch feine Löcher in diese ein und bildet so einen oxidatorarmen Film vor der Brennkammerwand. Dies hat zwei Vorteile. Die reduktiven Bedingungen verhindern ein Durchbrennen der Brennkammer durch Reaktion mit dem Oxidator. Gleichzeitig ist das Gemisch oxidatorarm ("fett") und besitzt so einer geringere Verbrennungstemperatur.

Eine Variation des Verfahrens ist die Schleierkühlung. Bei dieser fliest in den äußeren Ringen des Einspritzkopfes nur Verbrennungsträger. Das Gemisch ist so an der Brennkammerwand sehr arm an Oxidator und wie ein Schleier umgibt es die Brennkammer und hält so die Verbrennungstemperaturen gering. Als Nachteil wird dieser Treibstoffanteil nur unvollständig verbrannt..
 

Passive Kühlung

Bei kleinen Raketentriebwerken mit geringem Treibstoffdurchsatz oder kurzen Brennphasen kann man auf eine aktive Kühlung verzichten und belegt die Brennkammer mit einer dicken Schicht einer Substanz die erst bei hohen Temperaturen verdampft wie z.B. Graphit, Wolfram beziehungsweise Molybdän. 

Eine Variante davon ist ein keramischer Überzug oder ein Überzug aus Silicatgewebe wie z.B. Asbest. Es verdampft nicht nur langsam, es hat noch dazu eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit.Bei kleinen Triebwerken für Satelliten und Oberstufen hat sich auch durchgesetzt ganz auf eine aktive Kühlung zu verzichten und die gesamte Brennkammer aus einem Material zu fertigen das man hoch erhitzen kann wie Niob oder Tantal ohne das es Festigkeit verliert.