Im Raketenmotor soll die Ausströmgeschwindigkeit möglichst groß sein, um die größtmögliche Endgeschwindigkeit der Rakete zu erreichen [vgl. Die Raketengrundgleichung]. Die Ausströmgeschwindigkeit wird wesentlich durch zwei Faktoren bestimmt: die Energie, die in der Brennkammer als Wärme und Druckenergie frei wird, und die Form der Ausströmdüse. Je größer die Verbrennungswärme pro Kilogramm Treibstoff ist, desto größer wird die Ausströmgeschwindigkeit sein.
Bei großen Raketen fördern meistens Turbopumpen den Treibstoff (z. B. tiefgekühlter, flüssiger Wasserstoff) und den Oxydator (z. B. tiefgekühlter, flüssiger Sauerstoff) in die Brennkammer. Dort wird der Antriebsstrahl erzeugt, indem der Treibstoff mit dem Oxydator chemisch reagiert, verbrennt und dabei starken Druck erzeugt. Die Turbopumpen werden durch Dampf angetrieben, der im Gas- oder Dampferzeuger z. B. aus kleinen Teilen des Treibstoffs und des Oxydators produziert wird. Mit dem Treibstoff wird außerdem die Düse gekühlt. Dazu wird der Treibstoff durch die Düsenwand geleitet, bevor er die Brennkammer erreicht. Bei kleineren Raketen werden die Flüssigkeiten statt durch Turbopumpen oft durch Druckgas gefördert.
Die Düsenform
Die meisten Düsen verengen die Gasströmung. Dadurch nimmt die Geschwindigkeit des strömenden Gases in der Verengung zu, und sein Druck nimmt ab: Druckenergie wird in Bewegungsenergie umgewandelt. In einer sich verengenden Düse kann das Gas jedoch nur höchstens bis auf die dortige Schallgeschwindigkeit beschleunigt werden. Die Schallgeschwindigkeit hängt ab vom Druck und der Dichte der Verbrennungsgase. Wird in der Verengung die Schallgeschwindigkeit nicht erreicht, dann wird die Bewegungsenergie wieder ganz oder teilweise in Druckenergie umgewandelt. Aber: Hat der Gasstrom in der Düsenverengung die Schallgeschwindigkeit erreicht, steigt seine Geschwindigkeit im sich erweiternden Bereich der Düse noch weiter. Raketendüsen sind daher so geformt, daß dieser Effekt erzielt wird.




