고도 보상 노즐

Altitude compensating nozzle

고도 보상 노즐은 광범위한 고도에서 효율적으로 작동하도록 설계된 로켓 엔진 노즐의 일종이다.

재래식 디자인

노즐은 다음과 같을 수 있다(위아래).
  1. 확장되지 않음
  2. 주변
  3. 과대포장
  4. 지나치게 부풀려진
만약 부족하거나 과대포장되면 효율성의 손실이 발생한다. 엄청나게 많은 노즐이 효율을 향상시켰지만, 배기가스 제트는 불안정하다. 전통적인 노즐은 고도가 올라갈수록 점점 더 확장되지 않게 된다.[1]

엔진 벨의 기본 개념은 로켓 엔진에서 나오는 배기 가스의 흐름을 효율적으로 한 방향으로 유도하는 것이다. 고온의 기체 혼합물인 배기가스는 효과적으로 랜덤 모멘텀 분포를 가지고 있으며, 그러한 형태로 탈출이 허용되면 흐름의 작은 부분만이 올바른 방향으로 이동하여 전진 추력에 기여하게 된다.

엔진 벨은 가스의 횡방향 흐름을 제한하여 작동하며, "아래" 압력이 낮은 영역으로 압력이 증가하는 국소 영역을 생성한다. 이것은 기체가 우선적으로 압력을 감소시키는 방향으로 흐르게 한다. 세심한 설계에 의해 엔진 벨은 압력이 감소하여 배기 흐름이 벨 출구에 도달할 때까지 거의 완전히 후방으로 이동하여 추력을 극대화한다.

기존 접근방식의 문제는 외부 기압도 배기 가스의 흐름을 막는데 기여한다는 것이다. 어떤 고도에서든, 즉 어떤 주변 기압에서든 벨은 거의 "완벽하게" 설계될 수 있지만, 같은 종은 다른 압력이나 고도에서 완벽하지는 않을 것이다. 따라서, 로켓이 대기권을 통과함에 따라, 그것의 효율과 추진력은 종종 30%에 달하는 상당히 극적으로 변화한다.

고도 보정 노즐

고도를 보상하는 노즐은 로켓이 대기를 통해 상승함에 따라 로켓 노즐의 모양이나 부피를 변경함으로써 효율의 손실을 해결한다. 이 목표를 달성하는 디자인은 매우 다양하며, 그 중에서 아마도 가장 많이 연구되고 있을 것이다.

기타 고도보상을 위한 방법

참조

  1. ^ Huzel, D. K.; Huang, D. H. (1971). NASA SP-125, Design of Liquid Propellant Rocket Engines (2nd ed.). NASA.