Висотна характеристика.

Висотна характеристика камери ракетного двигуна показана на рис. 3. Її розраховують по рівнянням (1.30), (1.31) з урахуванням, що тиск атмосфери Рз змінюється з висотою, Рз=f(H).

Питома тяга в порожнині є величина постійна, тому при G=const, постійною є і тяга в порожнині. Характеристики їх Рпит.п і Рп це пряма лінія, паралельна вісі Н. Тяга і питома тяга змінюються з висотою по закону змінення атмосферного тиску. Їх характеристики Р і Рпит являють собою криві лінії, які показують що відносне змінення тяги з висотою зменшується, а також, що відносне і абсолютне змінення питомої тяги з висотою польоту зменшуються при більших витратах палива.

Якщо побудувати висотні характеристики камер з різними ступенями уширення (а значить з різною розрахунковою висотою роботи сопла), то можна побачити (Мал.5), що чим більше ступінь уширення (і розрахункова висота) сопла, тим крутіше залежність питомої тяги від висоти.

Очевидно також, що кожне з сопел найбільш раціонально використовувати в межах висот, де Рпит є максимальним у порівнянні з іншими, тобто поблизу розрахункової висоти.

Мал. 5 Висотна характеристика камер з різними соплами

Так, у камери 1 з ступенем розширення сопла f₁ розрахунковою висотою є Hp₁=0. У камери 2 з ступенем розширення сопла f₂>f₁ розрахункова висота Hp₂. У камери 3 з ступенем розширення f₃>f₂, розрахункова висота Hp₃>Hp_2. Видно, що раціонально використовувати першу камеру в межах висот 0-1, другу в межах 1-2, третю – вище висоти 2. Для цього бажано було б мати сопло з регулюємим вихідним січенням: з ростом висоти Fa повинно було б збільшуватися. Ідеально регулюємим соплом було б сопло, яке працює в розрахунковому режимі на будь-якій висоті. Висотна характеристика камери з таким соплом повинна являти огинаючу усіх висотних характеристик Рпит.ід.

Технічно виконати таке сопло є проблемною задачею. Але першим наближенням до цього є сопло з одним ступенем регулювання. Наприклад, до висоти Hp₂ з трьох камер вигідніше використовувати першу камеру, а вище висоти Hp₂ – третю. Тоді необхідно на висоті Hp₂ змінити площу вихідного січення сопла з Fa₁ на Fa_3. Тут висота Hp₂ буде висотою переключення. Загальна висотна характеристика буде являти криву АВЗ, що за своєю величиною наближається до ідеальної більше, ніж кожна з характеристик нерегулюємих сопел. Заштрихована площа відображає користь ступінчатого сопла: І – у порівнянні з соплом камери 1; ІІ – у порівнянні з соплом камери 3.