高度補正ノズル

高度補正ノズルは、広範囲の高度にわたって効率的に動作するように設計されたロケットエンジンノズルの一種です。

従来のデザイン

エンジンベルの基本概念は、ロケットエンジンからの排気ガスの流れを効率的に一方向に向けることです。排気ガスは高温の混合ガスで、実質的にはランダムな運動量分布をしており、その状態で排出されると、流れのごく一部だけが正しい方向に動いて前進推力に寄与することになります。

エンジンベルは、ガスの横方向の流れを制限し、圧力が上昇する局所領域とその「下」の圧力が低い領域を作り出すことで機能します。これにより、ガスは圧力が低下する方向に優先的に流れます。注意深い設計により、エンジンベルは幅が広くなり、排気流がベルの出口に到達するまでに圧力が低下するため、排気流はほぼ完全に後方に流れ、推力が最大化されます。

従来のアプローチの問題は、外気圧も排気ガスの流れを制限する要因となることです。任意の高度、つまり任意の周囲気圧では、ベルはほぼ「完璧」になるように設計できますが、同じベルが他の圧力や高度では完璧ではありません。したがって、ロケットが大気圏を上昇するにつれて、その効率、つまり推力はかなり劇的に変化し、30% も変化することもよくあります。