СОПЛО́

СОПЛО́, ка­нал с пе­ре­мен­ным по дли­не по­пе­реч­ным се­че­ни­ем, пред­на­зна­чен­ный для раз­го­на жид­ко­стей или га­зов до за­дан­ной ско­ро­сти и при­да­ния по­то­ку за­дан­но­го на­прав­ле­ния. Слу­жит так­же уст­рой­ст­вом для по­лу­че­ния га­зо­вых и жид­ко­ст­ных струй. В про­стей­шем слу­чае С. пред­став­ля­ет со­бой ци­лин­д­рич. или ко­нич. пат­ру­бок, один ко­нец ко­то­ро­го при­сое­ди­нён к ис­точ­ни­ку жид­ко­сти или га­за, а из дру­го­го ис­те­ка­ет струя.

Объединённая схема дозвукового и сверхзвукового сопел: а – дозвуковое сопло; б – сверхзвуковое сопло; p0 – давление на входе; pa – давление на выходе дозвукового сопла; va &nda...

В С. про­ис­хо­дит не­пре­рыв­ное уве­ли­че­ние ско­ро­сти v жид­ко­сти или га­за в на­прав­ле­нии те­че­ния – от на­чаль­но­го (обыч­но ма­ло­го) зна­че­ния v₀ во вход­ном се­че­нии С. до наи­боль­шей ско­ро­сти v_c на вы­хо­де С. При дви­же­нии по С. внутр. энер­гия ра­бо­че­го те­ла пре­об­ра­зу­ет­ся в ки­не­тич. энер­гию вы­те­каю­щей струи, си­ла ре­ак­ции ко­то­рой, на­прав­лен­ная про­ти­во­по­лож­но ско­ро­сти ис­те­че­ния, на­зы­ва­ет­ся тя­гой. В за­ви­си­мо­сти от ско­ро­сти ис­те­че­ния жид­ко­сти или га­за раз­ли­ча­ют доз­ву­ко­вое и сверх­зву­ко­вое С. В доз­ву­ко­вом С. (рис., а) для не­пре­рыв­но­го уве­ли­че­ния v С. долж­но иметь су­жаю­щую­ся фор­му, т. к. ско­рость воз­рас­та­ет об­рат­но про­пор­цио­наль­но пло­ща­ди по­пе­реч­но­го се­че­ния. В са­мом уз­ком, кри­ти­че­ском се­че­нии (F_s) ло­каль­ная ско­рость дос­ти­га­ет v_a (кри­тич. ско­рость ис­те­че­ния). Сверх­зву­ко­вое С., на­зы­вае­мое так­же «со­пло Ла­ва­ля» (рис., б) по име­ни его изо­бре­та­те­ля К. Г. П. де Ла­ва­ля, име­ет вна­ча­ле су­жаю­щую­ся (для ус­ко­ре­ния по­то­ка до ско­ро­сти зву­ка), а за­тем рас­ши­ряю­щую­ся фор­му (для ус­ко­ре­ния по­то­ка до сверх­зву­ко­вой ско­ро­сти). На рас­ши­ряю­щем­ся, за­кри­ти­че­ском, уча­ст­ке при уве­ли­че­нии пло­ща­ди по­пе­реч­но­го се­че­ния С. от F_s до F_e объ­ём те­ла рас­ши­ря­ет­ся, его темп-ра и дав­ле­ние па­да­ют (ис­поль­зу­ет­ся весь пе­ре­пад дав­ле­ния от p₀ до p_e) и ско­рость по­то­ка от v_a воз­рас­та­ет до сверх­зву­ко­вой (v_e=v_c).

С. ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся в па­ро­вых, во­дя­ных и га­зо­вых тур­би­нах, ра­кет­ных и воз­душ­но-ре­ак­тив­ных дви­га­те­лях, в га­зо­ди­на­мич. ла­зе­рах, маг­ни­то­гид­ро­ди­на­мич. ус­та­нов­ках, аэ­ро­ди­на­мич. тру­бах, в струй­ных ап­па­ра­тах и др.