Сопло для компенсации высоты - Altitude compensating nozzle

An сопло компенсации высоты это класс ракетный двигатель насадки которые предназначены для эффективной работы в широком диапазоне высот.

Обычные конструкции

Насадки могут быть (сверху вниз):

1. Недорасширенный
2. Окружающий
3. Сверхрасширенный
4. Сильно перерасширен

При недостаточном или чрезмерном расширении происходит потеря эффективности. Значительно перерасширенные сопла имеют повышенную эффективность, но выхлопная струя нестабильна. Обычные сопла становятся все более недорасширенными по мере набора высоты.^[1]

Основная идея любого колокола двигателя - эффективно направлять поток выхлопных газов ракетного двигателя в одном направлении. Выхлоп, высокотемпературная смесь газов, имеет фактически случайное распределение импульса, и если ему позволить выйти в такой форме, только небольшая часть потока будет двигаться в правильном направлении, чтобы способствовать поступательной тяге.

Колпак двигателя работает, ограничивая боковой поток газов, создавая локальную область повышенного давления с областью более низкого давления «под ним». Это заставляет газы преимущественно течь в направлении уменьшения давления. Благодаря тщательному проектированию раструб двигателя становится шире, так что давление уменьшается таким образом, что к тому времени, когда выхлопной поток достигает выхода раструба, он почти полностью движется назад, увеличивая тягу до максимума.

Проблема с традиционным подходом заключается в том, что внешнее давление воздуха также способствует ограничению потока выхлопных газов. На любой заданной высоте, то есть при любом заданном давлении окружающего воздуха, колокол может быть сконструирован так, чтобы быть почти «идеальным», но тот же самый колокол не будет идеальным при других давлениях или высотах. Таким образом, когда ракета проходит через атмосферу, ее КПД и, следовательно, тяга меняется довольно резко, часто на 30%.

Сопла для компенсации высоты

Сопла, компенсирующие высоту, устраняют эту потерю эффективности за счет изменения формы или объема сопла ракеты по мере того, как ракета проходит через атмосферу. Для достижения этой цели существует большое количество разнообразных конструкций, среди которых, пожалуй, самый изученный аэрооспайк.

• Двигатель Aerospike
• Заглушка сопла
• Расширительное сопло
• Форсунка одинарного расширения
• Ступенчатая насадка
• Расширительная форсунка
• Удлинитель сопла

Другие методы компенсации высоты

• Многоступенчатая ракета
• Трехкомпонентная ракета

Рекомендации