Dyser Brukes i Rockets

Dysen er komponenten av en rakettmotor som frembringer skyvekraft. Den gjør dette ved å konvertere termisk energi av de varme kammer gassene til kinetisk energi og dirigere at energi langs dysen akse gjennom forsiktig kompresjon og ekspansjon. Hastigheten og midler som disse gassene ekspanderes er det som skiller de forskjellige typer av dysekonstruksjon.

konisk

En dyse som har vegger som divergerer med en konstant vinkel blir referert til som "koniske" dyser. I de tidlige dagene av forskning på rakettmotorytelse, ble konisk formede dyser brukes nesten utelukkende på grunn av sin enkelhet og produksjon. Et smalere og mindre divergensvinkel maksimerer den aksiale komponenten av raketten sin utgangshastighet, som i sin tur øker den generelle skyvekraft. Dette resulterer imidlertid i et munnstykke som er mye tyngre og vanskeligere å konstruere. Hvis vinkelen er for stor, bevirker høye omgivelsestrykk over ekspansjons og strømningsseparasjon, reduserer motorens ytelse.

Klokke

Over tid forskere og ingeniører byttet til flere klokkeformede dyser for deres høyere ytelse med en kortere lengde, noe som er grunnen til at de er de oftest brukte type rakett-dysen. Nær halsen (det smaleste punkt i dysen), divergerer dysen ved en forholdsvis stor vinkel for å oppnå rask ekspansjon, noe som fører til en ensartet, aksialt rettet strøm ved dyseutløpet. Graden av divergens minsker etter hvert som de varme gassene gå videre nedstrøms til utgangsplanet, hvor vinkelen er meget liten. På denne måten er klokke et kompromiss mellom de to ytterpunktene av den koniske dyse, både minimere vekt og likevel oppnå maksimal ytelse. I tillegg er den langsomme kontur av veggen bidrar til å hindre skråstøt dannes inne i motoren. En stor svakhet i klokke dyser, er imidlertid at de bare kan oppnå optimal ytelse ved en fast høyde og omgivelsestrykk.

Ringformet Radial Out-Flow

Ringformede eller "plugg" dyser er et forsøk på å skape dyser som kompenserer for variasjoner i omgivelsestrykk som høyde endringer. Det er ikke ofte sett utenfor forskning på grunn av den iboende kompleksitet at et slikt system krever. I denne type av munnstykke, skjer forbrenning langs en ring, eller ringrommet, rundt bunnen av senter legeme eller "plugg", som blokkerer strømningen fra det som ville være senterdelen av en bjelle eller konisk dyse.

Ringformede dyser er videre inndelt i to underklasser av munnstykker, utmerker seg ved den metode der de utvider eksos (utover eller innover). Eksempler på ut-flyt dyser er utvidelsen-nedbøyning (ED), omvendt-flow (RF), og horisontal-flow (HF) dyser, hver oppkalt etter hvordan de fungerer. ED dyse fungerer omtrent som en bjelle dyse, tvinge eksosen inn i en konvergerende hals region før utvider igjen. Strømnings imidlertid avbøyes av en senter som tvinger disse gassene bort fra midten av munnstykket og utover. RF-Munnstykket injiserer brensel fra undersiden, men avgassene deretter roteres 180 grader, for derved å reversere sin retning. Likeledes er drivstoffet i HF dysen injisert sidelengs, men eksos blir så rotert 90 grader.

Ringformet Radial I-Flow

Ringformede dyser som styrer strømningen innover, eller "pigg" dyser, ofte fordrive dem over overflaten av en senter i form av en krummet pigg, i det vesentlige gir det form av en klokke dyse snudd opp-ned. Flere varianter av denne designen har blitt eksperimentert med, inkludert en tradisjonell buet topp med helt ekstern supersonisk utvidelse, en lignende form i hvilken del av ekspansjonen skjer internt og et design som ligner på ED dysen der all ekspansjon skjer internt. Hver av disse utførelser har fremdeles en krummet pigg i midten for å tillate at eksosgassene til å ekspandere gjennom en isentropisk eller konstant entropi, prosess. Dette i sin tur maksimaliserer effektiviteten og reduserer energitapene over et område av høyder. Den siste typen av i-flow motor som har fått mye studier og forskning er ved hjelp av en flat, avkortet base i stedet for piggen. Dette resulterer i et opplag på sekundærstrøm som samhandler med motoren eksos og skaper en "aerospike," som denne spesielle klassen av munnstykket tar sitt navn.