圧送式サイクル

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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。

圧送式サイクルの特徴[編集]

この方式の利点は、ターボポンプのような複雑なシステムを要さず、信頼性が高い事である。ハイパーゴリック推進剤を使用すれば、点火は推進剤の供給弁の開閉のみで良く、再着火も容易である[1]。有人を含む宇宙船人工衛星惑星探査機の推進や軌道制御システムに多用される。

短所、課題としては、圧送ガスの高圧化が難しい点である。逆流を抑えるため燃焼室の燃焼圧力よりも、圧送ガスと推進剤の供給圧力の方が高く設計される。しかし、圧送ガスや推進剤のタンクの重量を抑えるため、タンクの耐圧性も制限される。併せて燃焼圧力が低いと、エンジンの効率も落ち、積載量も抑えられる。そのため、圧送式サイクルは多段式ロケットの上段(後段)に使用される場合が多い。ロケットの1段目には他の固体燃料ロケットやポンプ供給式液体燃料ロケットエンジンが使用されるが、上段では高膨張比のノズルの使用が望ましいからである。

また本システムによる、長時間のエンジン燃焼時には、加圧ガスの断熱膨張による過度な冷却への注意が必要である。推進剤の凍結、供給圧力の低下、配管や部材に悪影響を与える可能性がある。

圧送式サイクルの利用例[編集]

商用ロケットの例としては、ファルコン1の上段エンジン、ケストレルがある。また、スペースシャトルのOMS/RCS、その他の姿勢制御エンジンのような、推力比推力は多少小さくとも良いが確実な動作が求められるロケットエンジンに用いられる。アポロ月着陸船では月着陸船用下降エンジン月着陸船用上昇エンジンに用いられた。両エンジンの圧送ヘリウムは、極低温の超臨界状態で船内に貯蔵され、熱交換器を介して燃焼室の熱で暖められた。1960年代に構想されたビッグ・ダム・ブースター用のシー・ドラゴンのコンセプト段階ながら、圧送式サイクルのエンジンが組込まれていた。

AJ-10
信頼性が高く、再着火機能を有する為、デルタロケットの上段やスペースシャトル軌道変更用エンジンアポロ宇宙船の機械船等に使用され、現在でも派生機種が使用される。
LE-3
N-Iロケットの2段目に使用された。
RD-0237
UR-100Nミサイルの上段に使用された。
ドラコ
ドラゴンファルコン9に使用される。

関連項目[編集]

脚注[編集]

  1. ^ ハイパーゴリック推進剤ではない場合は点火装置を必要とする。推進剤供給弁は電気またはより小型の電磁弁で制御されるガス圧によって開閉される。