Аннотация:Рассмотрен вариант улучшения тяговых характеристик четырехкамерной жидкостной двигательной установки РД-108, установленной на второй ступени ракеты-носителя «Союз-2». Модернизация её осуществляется путем использования в её конструкции общего неподвижного высотного круглого насадка, охватывающего обечайки всех штатных 4-х круглых реактивных сопел. Благодаря последовательному включению в работу сначала круглых сопел, а затем общего круглого насадка высотная характеристика такого комбинированного сопла близка к характеристике сопла с идеально регулируемой высотностью. При старте ракеты с Земли атмосферное давление передается через кольцевую щель внутрь общего круглого насадка. В результате этого происходит принудительный отрыв струи газа от срезов круглых сопел, вследствие чего общий насадок как бы отсутствует (не включается в работу), и сопла работают на штатном режиме. При полете в верхних слоях атмосферы и снижении внешнего давления скачок уплотнения уходит с кромок сопел на срез общего насадка и сопла с общим круглым насадком вновь работают на режимах близких к расчетному.
Проанализирован случай, когда высотный круглый насадок присоединяется к существующим 4-м штатным соплам двигателя РД-108. Проведены расчёты течения газа в таких соплах с кольцевой щелью в месте присоединения общего круглого насадка к соплам. Представлены результаты расчёта изменения тяги (удельного импульса) двигателя по высоте полёта ("земля-пустота"). С использованием уравнений Навье – Стокса проведены расчёты течения потока вязкого газа в трактах круглых сопел с изломом контура. Представлены результаты расчёта тяговых характеристик двигателя по высоте полёта ракеты. Показано, что установка к земному соплу высотного насадка и организация в месте излома узкой кольцевой щели улучшают тяговые его характеристики. Определены выигрыш тяги в соплах с общим насадком (+1,4 %) и утечка продуктов сгорания через кольцевую щель, которая составила 0,2 % от общего расхода горячего газа. Установлено, что при сокращении длины сверхзвуковой части сопла двигателя РД-108 до сечения с давлением ра = 0,6 атм. тяговые характеристики сопла с изломом контура при работе его в атмосферных условиях существенно улучшаются (прирост тяги составляет ΔР=3,2%, а на высоте – ΔР = 1,26 ÷ 1,40 % за счет установки высотного насадка). Предложено два способа регулирования высотности сопла: а) за счет использования щелевого сопла с изломом контура; б) за счет установки к соплу высотного насадка, но без организации в месте излома кольцевой щели и при этом контур насадка смещен во внешнюю сторону.