В ракетостроении иногда используют подачу внешнего вещества в ЖРД.
Когда помимо горючего и окислителя подают продукты сгорания газотурбинного агрегата в камеру сгорания это вопросов у меня не вызывает. Всё перемешивается в камере сгорания и горючее, и окислитель, и ранее прореагировавшие продукты неполного сгорания горючего и окислителя.
Существует наука, которая позволяет определить длину цилиндрической части камеры сгорания, достаточную, чтобы все перемешалось и все молекулы прореагировали.
По завершении цилиндрической части камеры сгорания начинается сопло, изобретенное , или просто рассчитанное Ла-Валем.
Напомню, тем, кто забыл, что сопло Ла-Валя состоит из трёх частей:
- сужающейся - дозвуковой части, в ней продукты сгорания двигаясь по сужающемуся каналу ускоряются вплоть до скорости звука в продуктах сгорания;
- критической части в которой скорость достигает звуковой скорости.
- расширяющейся - сверхзвуковой части, в которой подчиняясь уже законам для сверхзвукового движения газа газ продолжает ускоряться двигаясь в расширяющемся канале.
Чтобы ничего не забыть процитирую Википедию
"При анализе течения газа в сопле Лаваля принимаются следующие допущения:
- Газ считается идеальным.
- Газовый поток является изоэнтропным (то есть имеет постоянную энтропию, силы трения и диссипативные потери не учитываются) и адиабатическим (то есть теплота не подводится и не отводится).
- Газовое течение является стационарным и одномерным, то есть в любой фиксированной точке сопла все параметры потока постоянны во времени и меняются только вдоль оси сопла, причём во всех точках выбранного поперечного сечения параметры потока одинаковы, а вектор скорости газа всюду параллелен оси симметрии сопла.
- Массовый расход газа одинаков во всех поперечных сечениях потока.
- Влияние всех внешних сил и полей (в том числе гравитационного) пренебрежимо мало.
- Ось симметрии сопла является пространственной координатой x."
Далее во всех статьях про сопло Лаваля приводятся расчеты и графики изменения скорости продуктов сгорания и графики изменения диаметра (площади сечения) канала, по которому движутся продукты сгорания.
И обращу внимание, что со времен 19-го века все инженеры, применяющие сопло Лаваля стремятся обеспечить плавность линий всех упомянутых графиков.
Что же происходит с ЖРД когда в него подают компонент уже в закритическую (расширяющуюся) часть сопла.
Например как показано на фотографиях макетов:
Я вижу на приведенных макетах, что сопла ЖРД абсолютно гладкие и в сечении подвода внешнего газа не содержат никаких видимых геометрических перегибов.
Но так не может быть, ведь нарушено одно из допущений расчета сопла Лаваля:
" - Массовый расход газа одинаков во всех поперечных сечениях потока."
Полагаю, что в том сечении сопла, в которое опоясывающие его трубы, должна измениться геометрия и возникнуть искривление. Полагаю, что за сечением, в которое подают заметные по диаметру колцевой трубы объёмы газа, должно быть и заметное глазом увеличение расширения сопла от классической формы, рассчитанной для "чистого" сопла Лаваля. Точка перегиба второго рода.
Прошу кратко пояснить феномен приложенных фотографий Ф-1 и Мерлин.
PS. Я в своей манере в полемику не вступаю, анализ сообщений провожу редактируя это сообщение.