JP4205520B2 - ハイブリッドロケット - Google Patents
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Description
図3に示すように、頭部に液体推進剤を噴射する噴射手段11、尾部にロケットノズル12を備えた燃焼室13の周囲に液体推進剤タンク14を備え、液体推進剤タンク14を加圧するための高圧ガス源15と液体推進剤タンク14を三方バルブ16を介して接続する。三方バルブ16は、液体推進剤タンク14と燃焼室13を繋ぐラインと、液体推進剤と高圧ガス源を繋ぐラインとを切り替える機能を有する。このようなロケットエンジンにおいて、液体推進剤の液面から噴射器11までの高さをH、液体推進剤の密度をρ〔kg/m3 〕、重力加速度をg〔m/s2]として、タンク14と噴射器11の直上流との圧力差Δp〔Pa〕が次の条件を満たすようになるまで、噴射手段11の流路面積を小さくする。
Δp≦ρgH
タンクから噴射器までの流路面積をAl、噴射器の流路面積をA2、タンクの圧力をpl、噴射器直上流の圧力をp2、噴射器下流圧力をp3とし、圧縮性を無視すると流量は圧力差の平方根に比例する。流量=C×Al×(pl−p2)1/2 =C×A2×(p2−p3)1/2 、Al2 ×pl−(Al2 +A22 )p2+A22 ×p3=0、∴pl−p2=pl−(Al2 ×pl+A22 ×p3)/(Al2 +A22 )=(A22 ×p3)/(Al2 +A22 )となる。つまり、A2をAlに比較して小さくしていくと、圧力差はゼロに近づく。
2 液体酸化剤通路(液体酸素流路)
3 液体酸化剤タンク(液体酸素タンク)
4 オリフィス
5 注入口
6 噴射器
7 三方バルブ
8 高圧ヘリウムボンベ
9 流路
10 流路
11 燃焼室
12 ロケットノズル
13 固体燃料単位体
14 燃焼ガス貫通孔
15 液体酸化剤供給部(液体酸素供給部)
16 三方バルブ
Claims (4)
- 固体燃料と液体燃料の燃焼によりジェット推進力を得るハイブリッドロケットにおいて、固体燃料を、直径D、円柱長Lの単位円柱形状からなる多段構成としてその比L/D≦1.5とし、前記各単位円柱形状体に軸方向に穿設された燃焼ガス貫通孔が隣接するもの同士が互いに連通しない構成とするとともに、燃焼ガス貫通孔の総面積Apとノズルスロート面積Asの比Ap/As≧1とし、燃焼ガス貫通孔の断面積Spと周長Opの比Sp/Opの最小値(Sp/Op)minと単位円柱形状体間の間隔ΔLの関係が(Sp/Op)min≦ΔLかつ円柱長Lとの比ΔL/L≦0.4であり、液体燃料である液体酸化剤を固体燃料多段構成容器の反燃焼ガス噴出孔の頂部から供給して、各段の固体燃料を並列的に同時燃焼させることを特徴とするハイブリッドロケット。
- 固体燃料としてアクリル樹脂やポリエチレン等の固体高分子樹脂を、液体燃料として液体酸素を使用するとともに、前記各単位円柱形状体の直径上に配設された燃焼ガス貫通孔を隣接するもの同士で交差配置したことを特徴とする請求項1に記載のハイブリッドロケット。
- 前記燃焼による出力制御は、多段構成した固体燃料の頂部から液体酸化剤を供給する供給量制御と、多段構成の中間部から酸化剤を供給して固体燃料を分割して燃焼制御するように構成したことを特徴とする請求項1または2に記載のハイブリッドロケット。
- 前記多段構成した固体燃料の周囲に液体酸化剤流路を配設し、さらにその周囲にオリフィスを介した液体酸化剤タンクを配設するとともに、前記液体酸化剤流路の頂部と液体酸化剤タンクとを選択的に不活性ガス源と配管接続し、液体酸化剤の液面から噴射器までの高さをH、液体酸化剤の密度をρ、重力加速度をgとして、液体酸化剤タンクと噴射器の直上流との圧力差Δpが、Δp≦ρgHの条件を満たすようになるまで、噴射手段の流路面積を小さくすることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のハイブリッドロケット。
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