JAXA Repository / AIREX 未来へ続く、宙(そら)への英知
title今月のキーわーど: 「エアロスパイクノズル」ってなに?
Author(jpn)小野寺, 卓郎
Author(eng)ONODERA, Takuro
Author Affiliation(jpn)航空宇宙技術研究所角田宇宙推進技術研究センターロケット推進研究部
Issue Date1999
PublisherNational Aerospace Laboratory(NAL)
航空宇宙技術研究所
Publication titleなるNo.484 1999.07
Start page1
Publication date1999-07
Languagejpn
Descriptionロケットは高速の燃焼ガスを後方に噴射する時に生じる力で推進力を得ますが、燃焼器内で発生する高温・高圧の燃焼ガスを膨張させて、高速の気流を作るのがノズルの役割です。したがって、ノズルの高効率化はエンジン全体の性能の向上にとって大変重要です。ノズルの効率は、ノズル出口での燃焼ガスの圧力が周囲の圧力(大気圧)に等しい時に最大になります。また、ノズル膨張比(ノズルのスロート面積と出口面積の比)が違うと、ノズル出口の圧力は変化します。従来のベルノズルは形状が固定されているために、ノズルの効率はある高度で最大となります。これは大気圧が高空になるほど低くなるためです。これを改良する方法として「伸展ノズル」等(なるNo.482)がありますが、その考え方をさらに進めたものが「エアロスパイクノズル」といえます。つまり、エアロスパイクノズルでは、燃焼ガスの膨張の大部分を外気に接触した状態で行なうことによって、自動的に燃焼ガスを大気圧に等しくなるまで膨張させます。これにより、広範囲で高いノズル効率を発揮することができます。図1はノズルの効率が、高度によって変化する様子をエアロスパイクノズルとベルノズルで比較したものです。また、低高度と高高度におけるエアロスパイクノズルの作動状況を模式的に図2に示します。このように、高度によらず常に高いノズル効率が得られるエアロスパイクノズルですが、ベルノズルと比べてノズルの表面積が大きくなるために重量が増えてしまいます。そのため、軽量化を図ること、効果的にノズルを冷却すること、さらに、燃焼ガスと外部の気流との干渉の解明を進めること等、実現に向けての課題があります。
Document TypeArticle
JAXA Category航空宇宙技術研究所
ISSN1343-1013
SHI-NONALNW0484006
URIhttps://repository.exst.jaxa.jp/dspace/handle/a-is/26024


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