Dysza kompensacji wysokości

Dysza kompensująca wysokość to klasa dysz silników rakietowych zaprojektowanych do wydajnego działania w szerokim zakresie wysokości.

Konwencjonalne projekty

Dysze mogą być (od góry do dołu):
  1. Niedorozwinięty
  2. Otoczenia
  3. Przesadnie rozbudowany
  4. Rażąco przesadzone
W przypadku niedostatecznego lub nadmiernego rozprężenia następuje utrata wydajności. Rażąco nadmiernie rozszerzone dysze mają lepszą wydajność, ale strumień spalin jest niestabilny. Konwencjonalne dysze stają się stopniowo coraz bardziej niedorozwinięte wraz ze wzrostem wysokości.

Podstawową ideą każdego dzwonu silnikowego jest efektywne ukierunkowanie przepływu spalin z silnika rakietowego w jednym kierunku. Spaliny, mieszanina gazów o wysokiej temperaturze, mają faktycznie losowy rozkład pędu i jeśli pozwoli się im uciec w tej formie, tylko niewielka część przepływu będzie poruszała się we właściwym kierunku, przyczyniając się do ciągu do przodu.

Dzwon silnika działa poprzez ograniczenie bocznego przepływu gazów, tworząc lokalny obszar podwyższonego ciśnienia z obszarem niższego ciśnienia „poniżej”. Powoduje to preferencyjny przepływ gazów w kierunku malejącego ciśnienia. Dzięki starannemu projektowi dzwon silnika rozszerza się tak, że ciśnienie spada w taki sposób, że zanim strumień spalin dotrze do wylotu dzwonu, porusza się prawie całkowicie do tyłu, maksymalizując ciąg.

Problem z konwencjonalnym podejściem polega na tym, że zewnętrzne ciśnienie powietrza również przyczynia się do ograniczenia przepływu gazów spalinowych. Na dowolnej wysokości, to znaczy przy dowolnym ciśnieniu powietrza otoczenia, dzwon można zaprojektować tak, aby był prawie „idealny”, ale ten sam dzwon nie będzie doskonały przy innych ciśnieniach lub wysokościach. Tak więc, gdy rakieta wznosi się przez atmosferę, jej wydajność, a tym samym ciąg, zmienia się dość dramatycznie, często nawet o 30%.

Dysze kompensujące wysokość

Dysze kompensujące wysokość rozwiązują problem utraty wydajności, zmieniając kształt lub objętość dyszy rakiety, gdy rakieta wznosi się przez atmosferę. Istnieje wiele różnych projektów, które osiągają ten cel, przy czym aerospike jest prawdopodobnie najlepiej przebadanym wśród nich.

Inne metody kompensacji wysokości

Pobrane z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Altitude_compensating_nozzle&oldid=996270838 ”