Najważniejsze w gardle jest zwiększenie prędkości wydechu. Ale nie tylko trochę go zwiększ - dysza rakiety jest zaprojektowana tak, że dysza dławi się . To inny sposób na powiedzenie, że przepływ przyspiesza tak bardzo, że osiąga warunki dźwiękowe w gardle. To zadławienie jest ważne. Ponieważ oznacza to, że przepływ jest soniczny w gardle, żadna informacja nie może przedostać się z gardła do komory. Dzięki temu ciśnienie zewnętrzne nie ma już wpływu na właściwości komory spalania.

Gdy dźwięk dotrze do gardła i zakładając, że dysza jest odpowiednio zaprojektowana, dzieje się kilka interesujących rzeczy. Kiedy patrzymy na przepływ poddźwiękowy, gaz przyspiesza wraz ze zmniejszaniem się obszaru i spowalnia wraz ze wzrostem obszaru. To jest tradycyjny efekt Venturiego. Jednak gdy przepływ jest naddźwiękowy, dzieje się odwrotnie. Przepływ przyspiesza wraz ze wzrostem obszaru i zwalnia, gdy maleje.

Tak więc, gdy przepływ jest dźwiękowy w gardle, przepływ dalej przyspiesza przez rozszerzającą się dyszę. To wszystko działa razem, aby zwiększyć prędkość spalin do bardzo wysokich wartości.

Z punktu widzenia nomenklatury gardziel dyszy to miejsce, w którym powierzchnia jest najmniejsza. Tak więc „komora w kształcie litery U z dyszą” nadal będzie miała gardło - definiuje się je tam, gdzie obszar jest najmniejszy. Jeśli dysza jest prostą rurą, nie ma gardła, o którym można by mówić.

Poprzednie odpowiedzi koncentrowały się na kącie dynamiki płynów. Możesz jednak spojrzeć na to z czysto termodynamicznego punktu widzenia, traktując silnik rakietowy jako silnik cieplny.

Aby uzyskać użyteczną pracę (przyspieszone spaliny), potrzebujesz jakiejś formy cyklu termodynamicznego ze spalaniem, po którym następuje rozprężanie. Ze względu na zachowanie energii ilość energii kinetycznej pozyskanej przez gaz będzie wówczas proporcjonalna do wielkości entalpii (energia ciepła + ciśnienia), która znika w miarę rozszerzania się i ochładzania spalin.

Oznacza to, że chcesz zmaksymalizować temperaturę w komorze spalania i zminimalizować temperaturę spalin, aby zmaksymalizować wydajność Carnota. Możesz to zapewnić, upewniając się, że spalanie następuje przed rozprężeniem, z oddzielną komorą spalania i dyszą rozprężną.

Ponadto chcesz, aby gaz rozszerzył się maksymalnie o współczynnik, aby zminimalizować temperaturę spalin - a współczynnik rozszerzalności jest proporcjonalny do obszaru wylotu dyszy podzielonego przez obszar gardzieli dyszy. Oznacza to, że na podstawie samych tylko rozważań termodynamicznych widzimy, że lepiej jest mieć bardzo ciasne gardło i bardzo duży obszar wyjścia.

Dynamika płynów określa dokładne szczegóły kształtów dysz (dysz lavalowych itp.), które pozwalają uzyskać sprawność termodynamiczną możliwie najbliższą wydajności Carnota, oraz to, czy wydech faktycznie rozszerzy się, czy zamiast tego oddzieli się od ścianek dyszy. Ale potrzeba oddzielnej komory spalania i dyszy jest znacznie prostsza i można ją zrozumieć bez żadnej wiedzy o przepływie poddźwiękowym / naddźwiękowym.

Oprócz odpowiedzi @ tpg2114 sugeruję również przeczytanie o dyszy de Lavala i dyszy silnika rakietowego na Wikipedii.

  Niektóre typowe wartości prędkości spalin dla silników rakietowych spalających różne paliwo to: 1,7 do 2,9 km / s (3800 do 6500 mil / h) dla ciekłych monopropelantów 2,9 do 4,5 km / s (6500 do 10100 mil / h) dla ciekłych biopaliw2 .1 do 3,2 km / s (4700 do 7200 mil / h) dla paliw stałych  

, więc zdecydowanie warto mieć dyszę)