Сопло Лаваля

---

Сопло́ Лава́ля — газовый канал особого профиля (имеющий сужение) для изменения скорости проходящего по нему газового потока. Широко используется на некоторых типах паровых турбин и является важной частью современных ракетных двигателей и сверхзвуковых реактивных авиационных двигателей, в том числе прямоточных сверхзвуковых и гиперзвуковых (в т.ч. ядерных) реактивных двигателей.

В простейшем случае сопло Лаваля может состоять из пары усечённых конусов, сопряжённых узкими концами. Эффективные сопла современных ракетных двигателей профилируются на основании газодинамических расчётов.

Приоритет Годдарда на применение сопла Лаваля для ракет подтверждается рисунком в описании изобретения в патенте США U.S. Patent 1 102 653 от 7 июля 1914 года на двухступенчатую твердотопливную ракету, заявленном в октябре 1913 г. (По другим данным, впервые в ракетной технике сопло Лаваля применил в 1896—97 годах Вильгельм Унге^[1], с фирмой которого, «Марс», Лаваль впоследствии сотрудничал). Феномен ускорения газа до сверхзвуковых скоростей в сопле Лаваля был обнаружен в конце XIX в. экспериментальным путём. Позже это явление нашло теоретическое объяснение в рамках газовой динамики.

В России в ракетном двигателе сопло Лаваля впервые было использовано генералом М. М. Поморцевым в 1915 г. В ноябре 1915 года он обратился в Аэродинамический институт с проектом боевой пневматической ракеты. Ракета Поморцева приводилась в движение сжатым воздухом, что существенно ограничивало её дальность, но делало бесшумной. Ракета предназначалась для стрельбы из окопов по вражеским позициям. Боеголовка начинялась тротилом. В ракете Поморцева было по крайней мере два интересных конструктивных решения: в двигателе имелось сопло Лаваля, а с корпусом был связан кольцевой стабилизатор.

Отношение локальной скорости ${\displaystyle v}$ к локальной скорости звука ${\displaystyle C}$ обозначается числом Маха, которое также понимается локальным, то есть зависимым от координаты ${\displaystyle x}$:

Из уравнения состояния идеального газа следует: ${\displaystyle {\frac {dp}{d\rho }}=C^{2}}$, здесь ${\displaystyle \rho }$ — локальная плотность газа, ${\displaystyle p}$ — локальное давление.

---