데라발노즐 (de Laval nozzle)
한 줄 정의: 목(throat) 부분까지는 단면적이 좁아지고 그 이후로는 다시 넓어지는 수렴-발산 형상의 노즐로, 목에서 흐름을 정확히 음속(마하 1)으로 만든 뒤 발산부에서 초음속으로 가속시킵니다.
쉽게 풀면
데라발노즐은 처음에는 점점 좁아지다가 가장 좁은 지점(목)을 지나면 다시 점점 넓어지는 독특한 모양의 노즐입니다. 압축성 흐름의 성질상, 아음속 흐름은 통로가 좁아질 때 빨라지지만 초음속 흐름은 반대로 통로가 넓어질 때 더 빨라진다는 원리를 이용합니다. 그래서 목 부분에서 정확히 음속에 도달한 가스가 넓어지는 뒷부분을 지나며 초음속까지 가속되어, 로켓엔진과 초음속 제트엔진에 널리 사용됩니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"데라발노즐의 팽창비를 조정하여 목표 고도의 대기압에서 노즐 내부 흐름이 완전 팽창 상태가 되도록 설계하였다."
노즐이 얼마나 넓어지는지를 조정해, 특정 고도의 대기압 조건에서 가스의 압력이 주변 대기압과 정확히 일치하도록 가장 효율적으로 설계했다는 내용입니다.
주의할 점
데라발노즐의 목 부분 단면적은 엔진이 낼 수 있는 최대 질량유량을 사실상 결정하는 요소이므로, 목의 크기를 임의로 줄이거나 늘리면 전체 추력 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.