Сопло с компенсацией высоты — это класс сопел ракетных двигателей , которые предназначены для эффективной работы в широком диапазоне высот.
Основная концепция любого колокола двигателя заключается в эффективном направлении потока выхлопных газов ракетного двигателя в одном направлении. Выхлоп, представляющий собой высокотемпературную смесь газов, имеет фактически случайное распределение импульса, и если ему позволить выйти в такой форме, только небольшая часть потока будет двигаться в правильном направлении, способствуя созданию прямой тяги.
Колпак двигателя работает, ограничивая боковой поток газов, создавая локальную область повышенного давления с областью более низкого давления «под ней». Это заставляет газы преимущественно течь в направлении уменьшения давления. Благодаря тщательному проектированию колокол двигателя становится шире, так что давление снижается таким образом, что к тому времени, когда поток выхлопных газов достигает выхода из колокола, он движется почти полностью назад, максимизируя тягу.
Проблема традиционного подхода заключается в том, что давление наружного воздуха также способствует ограничению потока выхлопных газов. На любой заданной высоте, то есть при любом 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 преодолевает атмосферу, ее эффективность и, следовательно, тяга изменяются довольно резко, часто до 30%.
Сопла с компенсацией высоты устраняют эту потерю эффективности, изменяя форму или объем сопла ракеты по мере того, как ракета поднимается через атмосферу. Существует множество конструкций, позволяющих достичь этой цели, и аэроспайк, пожалуй, наиболее изученный среди них.