ロケットのノズル

ロケットのノズルは下に行くほど広がっている形状なのに対し、飛行機のジェットエンジンのノズルは先端に行くほど細くなっているのは何故ですか？

No.1 回答者： debukuro 回答日時： 2008/01/19 20:26

ジェットエンジンのノズルは空気抵抗を少なくするためにカウリングで隠されているので先すぼまりに見えるだけです

ロケットも大気圏内で使用するものはカウリングで先すぼまりに見えるものがあります
ドイツのV2や日本の秋水ががその例です

この回答への補足

例えば、以下のアドレスのページに示されているようなジェットエンジンのノズル部は先すぼまりになっているように見えますが、違うのでしょうか？

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%BF%E3%83%BC% …

補足日時：2008/01/19 21:16

No.2 ベストアンサー 回答者： ElectricGamo 回答日時： 2008/01/20 01:22

燃焼ガスと周辺大気の圧力の比（圧力比）の違いです。

ジェットエンジンやロケットエンジンのような高速のガスを排出するタイプのエンジンでは、排出ガスの速度を上げることで性能が上がります。

排出ガスの速度を上げる方法は、ガスの流れる流路を狭めることです。これで流れのスピードが上がります。もし、上流のガスの圧力がノズルの出口圧に対して十分高ければ（圧力比が大きければ）、これにより最終的に音速まで上げることが出来ます。

流れが音速に達した段階で、排出ガスの圧力が周辺の大気圧よりも高ければ、今度は狭めた流路を広げることで更に加速することができます。（直感的には流路を広げるとガスのスピードは落ちそうですが、ガスの密度が一気に下がるので加速されます。）これによって音速以上に流れを加速することができます。

このノズルは、先細末広ノズル（convergent-divergent nozzle）と呼ばれているもので、燃焼室の圧力が高く周辺圧が低いロケットのノズルに使われます。ラバールノズルと呼ばれることもあります。

一般に、ロケットエンジンの燃焼室圧は高く、高高度を飛ぶために周辺圧は低いため圧力比は大きくなります。一方のジェットエンジンの場合には、ロケットよりも燃焼室圧力は低く、低高度を飛ぶために周辺圧は高いので、圧力比は小さくなります。

したがって、ロケットエンジンでは、ノズルを狭めても圧力比に余裕があるので流れは音速に達し、そこから広げることでガスの速度を大きくできます。一方、ジェットエンジンでは、圧力比が流れを音速に加速するまで大きくない、すなわち、ノズルに広がり部を付けるまでは高くないので、細くなる部分までで終わっています。（もちろん、中には圧力比が高いジェットエンジンもあり、それにはロケットエンジンのノズルのような先細末広ノズルが使われています。）