Сопловой насадок

Иллюстрация ЖРД J-2X с выдвинутым сопловым насадком.

Макет НК-33-1 с сопловым насадком.

«Соплово́й наса́док» («СН») — выдвигаемая часть сопла реактивного или ракетного двигателя, предназначенная для увеличения его эффективности в разреженных слоях атмосферы или в вакууме. Cопловые насадки могут использоваться как на жидкостных ракетных двигателях (ЖРД), так и на твердотопливных и гибридных.

На 2009 год разработка различных вариантов сопловых насадков остается областью активных исследований.^[1][2] Как правило, изготавливаются из композитных материалов и, в отличие от сопел современных ЖРД, лишены системы активного регенеративного охлаждения. Наряду с выдвигаемыми, используются также стационарные насадки.

Варианты использования

По особенностям среды эксплуатации различают атмосферные и высотные (вакуумные) двигатели. В каждом из этих двух вариантов использование соплового насадка имеет свои особенности.

Атмосферные двигатели

В случае использования соплового насадка на ЖРД первой ступени ракеты-носителя, такой двигатель работает без насадка первые минуты полета, а после достижения разреженных слоев атмосферы происходит его выдвижение в рабочее положение. Данная схема предполагает установку во время функционирования ракетного двигателя. В целом, такая последовательность использования насадка позволяет избежать проблем с устойчивостью работы у поверхности Земли и максимизировать его эффективность в вакууме.^[3] В случае применения на ЖРД НК-33 общее увеличение удельного импульса достигает 15-20 сек.

Применение соплового насадка по такой схеме относит двигатель к классу компенсирующих высоту ракетных двигателей, так как его эффективность близка к оптимальной на всех участках траектории полета.

Вакуумные двигатели

Сопла ракетных двигателей, предназначенных для работы в вакууме, отличаются больши́м коэффициентом расширения с целью достижения их максимальной эффективности. Это делает сопловую часть наиболее "габаритной" частью двигателя, которую следует скрывать под обтекателем контейнера полезной нагрузки многоступенчатой ракеты-носителя. Использование выдвигаемого соплового насадка в данном случае позволяет заметно снизить массу и размеры головной части, которая должна нести все нагрузки в ходе старта.^[4] По этой причине СН используется, например, на российском ЖРД РД-58 и на американском ЖРД RL-10.^[5][4]

См. также

• Сопло Лаваля
• Сопло клиновоздушное
• Срыв потока
• ЖРД НК-33-1
• ЖРД Вулкан

Примечания

1. ↑ РАЗДВИЖНОЕ СОПЛО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ - Патент РФ 2180405, Российские патенты
2. ↑ РАЗДВИЖНОЕ СОПЛО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ - Патент РФ 2190111, Российские патенты
3. ↑ Работы по модернизации НК-33, Новости космонавтики, ноябрь 2002 г.
4. ↑ ^{1 2} RL10B-2 - NOZZLE EXTENSION ASSEMBLY IMPROVEMENTS FOR DELTA IV
5. ↑ Раздвижные и стационарные неохлаждаемые сопловые насадки, Форум "НОВОСТИ КОСМОНАВТИКИ"

Ссылки

• СЮРПРИЗЫ "Двигателей-2000", Новости космонавтики, апрель 2000 г.
• Патент НПО Искра, Патентный отдел
• ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ СОЗДАНИЯ ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ С ИЗМЕНЯЕМОЙ СТЕПЕНЬЮ РАСШИРЕНИЯ СОПЛА, Журнал "Двигатель"
• ОПРАВА ДЛЯ ОГНЯ, Журнал "Двигатель"
• Vulcain-2 Cryogenic Engine Passes First Test with New Nozzle Extension, European Space Agency