Сопловой насадок — удлинение сопла реактивного / ракетного двигателя . Применение сопловых насадок повышает эффективность работы ракетных двигателей в вакууме за счет увеличения степени расширения сопла. Как правило, их современная конструкция предполагает использование углерод-углеродных материалов без регенеративного охлаждения . Сопловые насадки могут быть как стационарными , для высотных двигателей, так и раздвижными, для двигателей, предназначенных для работы в диапазоне высот.
По состоянию на 2009 год поиск различных схем для достижения более высоких соотношений площадей для ракетных сопел остается активной областью исследований и патентования. [1] [2] В целом, современное применение этих конструкций можно разделить на двигатели «воздух-вакуум», которые начинают свою работу на уровне моря и заканчивают ее в условиях вакуума, и «вакуумные» двигатели, которые выполняют все свои операции в вакууме.
Для ракетных двигателей первой ступени двигатель работает с сопловым насадком в убранном положении в течение первых минут полета и расширяет его при некотором заданном уровне давления воздуха. Такая схема предполагает, что внешняя юбка колокола выдвигается в процессе работы двигателя, а его установка в рабочее положение происходит в верхних слоях атмосферы. Это исключает проблемы с отрывом потока на уровне моря и повышает эффективность работы двигателя в вакууме. [3] Например, применение соплового насадка для жидкостного ракетного двигателя НК-33 позволяет улучшить значение удельного импульса до 15-20 с для условий ближнего космоса. Таким образом, данная схема подстраивает систему под условия окружающей среды по траектории или, другими словами, позволяет осуществлять высотную компенсацию .
Ракетные двигатели верхних ступеней выполняют все свои операции в космосе и, следовательно, в вакууме. Для достижения максимальной эффективности для этого класса двигателей им необходимы высокие соотношения площадей . Это делает сопла очень значительной частью двигателя, которая должна быть полностью закрыта под носовым конусом ракеты. Обтекатель полезной нагрузки и опорные конструкции [4] должны выдерживать все напряжения и нагрузки во время запуска и полета. Следовательно, использование внешней расширяющейся юбки в этом случае позволяет минимизировать размер верхней ступени и обтекателя полезной нагрузки , что в свою очередь уменьшает общую массу носового конуса. [5] По этим причинам для ракетных двигателей РЛ-10 и РД-58 используются удлинители сопел . [5] [6]