Высотно - компенсирующее сопло — это класс сопел ракетных двигателей , предназначенных для эффективной работы в широком диапазоне высот.
Основная концепция любого двигателя колокола заключается в эффективном направлении потока выхлопных газов из ракетного двигателя в одном направлении. Выхлоп, высокотемпературная смесь газов, имеет фактически случайное распределение импульса, и если позволить ему выходить в такой форме, только небольшая часть потока будет двигаться в правильном направлении, способствуя прямой тяге.
Двигательный колокол работает, ограничивая боковой поток газов, создавая локальную область повышенного давления с областью пониженного давления «под ней». Это заставляет газы преимущественно течь в направлении уменьшения давления. Благодаря тщательной конструкции двигательный колокол становится шире, так что давление уменьшается таким образом, что к тому времени, когда поток выхлопных газов достигает выхода из колокола, он движется почти полностью назад, максимизируя тягу.
Проблема с традиционным подходом заключается в том, что давление внешнего воздуха также способствует ограничению потока выхлопных газов. На любой заданной высоте, то есть при любом заданном давлении окружающего воздуха, колокол может быть спроектирован почти «идеальным», но тот же самый колокол не будет идеальным при других давлениях или высотах. Таким образом, когда ракета поднимается через атмосферу, ее эффективность и, следовательно, тяга изменяются довольно резко, часто на 30%.
Сопла, компенсирующие высоту, решают эту проблему потери эффективности, изменяя форму или объем сопла ракеты по мере того, как ракета поднимается через атмосферу. Существует множество конструкций, которые достигают этой цели, и аэроспайк, пожалуй, является наиболее изученным из них.