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12 関係: 二段燃焼サイクル、圧送式サイクル、ロケットエンジン、ブルーオリジン、プロペラント、エキスパンダーサイクル、ガス発生器サイクル、ターボポンプ、BE-3、燃焼室、電動ポンプサイクル、液体燃料ロケット。
二段燃焼サイクル
二段燃焼サイクル（にだんねんしょうサイクル）とは2液推進系ロケットエンジンの動作サイクルの1つである。推進剤の一部をプレバーナー（予燃焼室）であらかじめ燃焼させ、その燃焼ガスでターボポンプを駆動させる。その時の燃焼ガスはターボポンプで加圧された推進剤とともに主燃焼室に送られ燃焼する。 酸化剤と酸化される燃料という構成の場合、予燃における混合比について燃料リッチと酸化剤リッチの2つの場合がある。スペースシャトルのエンジンSSMEなどは燃料の比率が高い燃料リッチ（SSMEの場合は水素リッチ）であり、エネルギアのブースターに用いられたエンジンRD-170などは酸化剤の比率が高い酸化剤リッチ（この場合は酸素リッチ）である。酸素リッチの方が高出力を得られるが、高温の酸化性ガスにエンジン内面が晒されるという難しさがあり、旧ソビエト連邦～ロシアおよび中国以外では実用化された例がない。 二段燃焼サイクルの優位な点は、すべての推進剤が主燃焼室での燃焼に利用されエンジン全体としての比推力が高いこと、また高圧で燃焼できるため大気圧下においても効率の良い高膨張比のノズルを用いることが出来ることである。一方、部品点数が多くなり開発や製造はより困難になる。プレバーナーで発生させるガスはターボポンプを駆動した後においてもなお主燃焼室よりも高い圧力を保っていなくてはならないから、プレバーナーは極めて高圧で動作しなくてはならない。したがってプレバーナーに供給される推進剤を加圧するターボポンプはさらなる高圧で動作する必要が生じる。このようにシステム全体できわめて高い圧力での動作を要求することが二段燃焼サイクルエンジンの開発が困難な大きな理由である。.
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圧送式サイクル
圧送式サイクルの模式図。加圧された燃料タンクから燃料及び酸化剤を供給するため、ターボポンプを必要としない。 圧送式サイクル（あっそうしきサイクル）またはガス押し式サイクル（ガスおししきサイクル）とは、ロケットエンジンの動作方式の1つである。推進剤タンクに別系統の高圧ガスを供給し、そのガス圧力で燃料と酸化剤を燃焼室に押し出す仕組みである。最も単純で、低コストな二液推進系ロケットエンジンの形式である。圧送用の高圧ガスには通常ヘリウムが用いられる。.
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ロケットエンジン
ットエンジンとは推進剤を噴射する事によってその反動で推力を得るエンジンである。ニュートンの第3法則に基づく。 同義語としてロケットモータがある。こちらは固体燃料ロケットエンジンの場合に用いられるのが一般的である。.
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ブルーオリジン
ブルーオリジン（Blue Origin）は、Amazon.comの設立者であるジェフ・ベゾスが設立した航空宇宙企業である。将来の有人宇宙飛行を目的とした事業を進めており、民間資本で大幅に宇宙旅行を安くして、尚且つ信頼性を高める技術を開発している。同社のモットーはラテン語で"段階的に積極的に"を意味する"Gradatim Ferociter"である。ブルーオリジンはロケットを動力とした垂直離着陸機 (VTVL) を弾道飛行と軌道周回飛行を目的とした幅広い技術を開発中である。.
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プロペラント
プロペラント(propellant、以下、もっぱら「推進剤」と呼ぶ）は、現在一般にはロケットなどの「推進剤」のことを指す語である。 もともとの語義としては、具体的に推進剤を指すものというよりも、抽象的に「押すもの、推進する（propulsion）・させるもの」を指す語である。現在はそこから発展して推進剤そのものを指すことが多い。スプレーなどの（吹き出す主材ではなく、主材を押し出すものとしての）噴射剤、高圧ガスのことを指すこともあるのは、その圧力によって「対象を、押出し吹付けるもの」だからであって、propellantという語に「噴射するもの」の意味は無い（飛行機部品「プロペラ」や、その他ヴィークル類の「プロペラシャフト」といった語の意味を考えれば普通に類推できると思うが）。 ロケットの場合、厳密には「推進剤」とは、運動量をロケット本体と分かち合うための物体・物質である（運動量保存則により、ロケット本体の運動量増加は、吹き出した推進剤にロケットが与えた運動量と、（ロスを無視すれば）等しい。このことからツィオルコフスキーの公式が導かれる）。つまり、例えばペットボトルロケットにおける水などは、純粋に「推進剤」であると言える。 一方、現在のところ主力である化学ロケットでは、もっぱら燃料を反応させた「燃えカス」である排気の廃棄を、推進剤の噴射として利用する、という形態になっている。すなわち、何らかの燃料の「排ガス」が厳密には推進剤であるわけだが、もっぱら燃料そのものを指して推進剤と呼んでいることが多い。また、燃料を、酸化剤と酸化される側に分けて、特に酸化される側のみを「燃料」とすることがあるが、その場合には、「推進剤」という語を酸化剤と燃料の総称として使っている場合もある。 その他、ガンパウダーなどの銃弾や砲弾の推進剤といった、弾頭を飛翔させる推進剤などを指して使うこともある。.
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エキスパンダーサイクル
フルエキスパンダーサイクルの模式図。ノズルと燃焼室から熱を受け取った推進剤でターボポンプを駆動する。 エキスパンダーサイクル(expander cycle)とは二液推進系ロケットエンジンの動作サイクルの1つである。燃料蒸気を作用気体としてターボポンプを駆動し、液体燃料と酸化剤を燃焼室に送りロケットの推進を実現する、蒸気機関と内燃機関の複合サイクルエンジンである。.
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ガス発生器サイクル
生器サイクル (ガスはっせいきサイクル）またはガスジェネレータサイクル、オープンサイクルは、2液推進系ロケットエンジンの動作サイクルの1つである。 燃料と酸化剤の一部を主燃焼室とは別のガス発生器（副燃焼室）で燃焼させ、その燃焼ガスで燃料・酸化剤を供給するターボポンプを駆動させる。ターボポンプを駆動した後のガスはそのまま排出される。 ガス発生器サイクルには、同様に副燃焼室を用いる二段燃焼サイクルに比べいくつかの有利な点がある。ガス発生器に燃料・酸化剤を送る場合には、二段燃焼サイクルの高圧のプレバーナーへ推進剤を供給する場合のように高い圧力を加える必要がない。そのためにターボポンプの開発や製造はより容易になる。二段燃焼サイクルに比べて比推力でやや劣り推力も下がるものの、開発や製造にかかるコストを抑える事が出来る。なお、ガス発生器用に用いられている燃料・酸化剤が直接出力に寄与しないため、推進剤効率の面では劣る部分がある。 ガス発生器サイクルを採用している主なロケットエンジンとしては、サターンVの第1段エンジンF-1や、その上段エンジンのJ-2、アリアン5のヴァルカンなどがある。日本においては、H-IロケットのLE-5がこの形式である。 ファルコン1第1段のマーリンは最新式のガス発生器式エンジンの一例である。.
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ターボポンプ
V2ロケットのターボポンプ ターボポンプ.
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BE-3
BE-3は、ブルーオリジンによって開発中のロケットエンジンである。 エンジンの開発作業は2010年初頭に開始され、2015年初頭に受領試験が完了した。エンジンはブルーオリジン・ニューシェパード弾道飛行ロケットで2015年から使用開始予定で ユナイテッド・ローンチ・アライアンス (ULA) で2020年代の打ち上げが予定される新開発のULAのヴァルカンの2段目の先進極低温発展型上段でのBE-3の使用が検討中である。ヴァルカンは2019年に既存のセントール上段ロケットを使用して軌道飛行を開始予定で2023年に飛行予定のACES上段では2019年以前に多様な製造会社の3種類のエンジンから選択する事が期待される。.
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燃焼室
燃焼室（ねんしょうしつ）は、燃料が燃焼する空間であり、熱機関に於いては燃焼（酸化）により熱エネルギーを発生する部位である。.
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電動ポンプサイクル
電動ポンプサイクルの概略図。酸化剤と燃料はポンプに供給され、昇圧されて燃焼室に送られる。ポンプの動力はバッテリーからの電力であり、バッテリーの直流電圧をインバータで所要の交流に変換して供給する。燃料は熱交換器を通って燃焼室およびノズルを冷却したあと燃焼室に送り込まれて燃焼する。 電動ポンプサイクル（でんどうポンプサイクル、electric pump-fed cycle）は二液推進系ロケットエンジンの動作サイクルの1つである。燃料と酸化剤をそれぞれ専用の電動ポンプで0.2 - 0.3MPaから10 - 20MPaに昇圧して燃焼室に送り込むものである。ポンプを駆動する電動機は電池の直流電圧をインバータで交流電圧に変換して駆動する。一般的にはインバータとブラシレスDCモーターを組み合わせて用いる。この場合、駆動波形は正弦波に限らず双方向に電流が流れる波形が用いられる。.
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液体燃料ロケット
液体燃料ロケット（えきたいねんりょうロケット）は、液体の燃料と酸化剤をタンクに貯蔵し、それをエンジンの燃焼室で適宜混合して燃焼させ推力を発生させるロケットである。単に液体ロケットとも呼ばれる。人工衛星の姿勢制御エンジンなど一部には過酸化水素やヒドラジンのように自己分解を起こす推進剤を触媒等で分解して噴射する、簡単な構造の一液式のものもある。 液体燃料は一般的に燃焼ガスの平均分子量が小さく、固体燃料に比べて比推力に優れているうえ、推力可変機能、燃焼停止や再着火などの燃焼制御機能を持つことができる。また、エンジン以外のタンク部分は単に燃料を貯蔵しているだけなので、特に大型のロケットでは構造効率の良いロケットが製作できる。一方、燃焼室や噴射器、ポンプなどの機構は複雑で小型化が困難なので、小型のロケットでは同規模の固体ロケットに比べて構造効率は悪化する。また、推進剤の種別によっては、腐食性や毒性を持ち貯蔵が困難であったり、極低温なため断熱や蒸発したガスの管理、蒸発した燃料の補充などで取り扱いに難があるものもある。.
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