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図2.30 BP‑2⑪ トー チ の 外 ・観 図 図2.31 BP‑20ト ーrr一 卜畦斤{・舜・il・;(1
2.7BP‑02ス ラ ス タ 設 計
BP‑02はBP‑04の 燃 焼'契験 で 燃 焼 室 の 圧 力 が 安 定 し て 上 昇 し な か っ た 「拝象 を 解 決 す る た め 開 発 し た.
BP‑04に お い て 燃 焼 室 圧 力 が1二 昇 しな い 理 山 を 供 給 す る 推 進 剤 に 対 して 燃 焼 室 体 積 が 大 き い 美た は, 燃 焼 室 径 が 大 き い た め と 考 え た.実 際 にBP‑04の 燃 焼 室 に 金 属 の 円 筒 管 を 差 し 込 み 体 積 を 小 さ く す る と 燃 焼i室圧 力 が わ ず か な が ら ヒ昇 した41),ま た,燃 焼 室 圧 力 が 安 定 し な い 理 由 と して ア トマ イ ザ の 影 響 が 考 え ら れ る.ア トマ イ ザ は ア トマ イ ザ の 上 流 と 下 流 の 圧 力 差 を 利 用 して 瞳 霧 して い る,燃 焼 室 圧 力 が[二 昇す る こ と で ア トマ イ ザ の 下 流 側 の 圧 力 が 上 昇 し,ア トマ イ ザ のk流 と ド流 の 圧 力 差 が 小 さ く な り,推 進 剤 の 流 娃 が 減 少 す る.惟 進 絹 の 流 量 が 減 少 す る と燃 焼 室 で 反 応 す る エ タ ノ ー ル の 量 も 少 な る の で 燃 焼 室 圧 力 が 降 ドし,ア トマ イ ザ の ヒ流 と 下 流 の 圧 力 差 が 大 き く な る.こ の よ うな 繰 り返 し を す る た め 燃 ・焼 室 圧 力 が 振 動 す る と 考 え ら れ ろ.そ こ で,燃 焼 室 圧 力 を 安 定 さ せ る た め に は ア トマ イ ザ を 使 用 せ ず に エ
タ ノー ル を 噴 霧 す る 必 要 が あ る.ア トマ イ ザ を 使 用 せ ず に エ タ ノー ル を 噴 霧 さ せ る た め に 過 去 に 開 発 し た 一液 式 推 進 系 に 注Hし た.一 液 式 推 進 系 で は60駅%過 酸 化 水 素 水 の 分 解 後,ノ ズ ル で チ ョー ク し,た だ ち に 気 体 に な り排 気 され る.よ っ て,あ ら か じ め60wt%過 酸 化 水 素 水 と エ タ ノー ル を 混 合 した 液 体 が ガ ス ジ ニLネ レー タ を 通 過 す る こ と で60/NtO/,過 酸 化 水 素 水 が 分 解 す る と き に 発 生 す る 熱 で エ タ ノー一ル を 気 化 させ る こ と が 見 込 め る.し た が っ て,従 来 の 一 液 式 推 進 系 の ス ロ ー トよ り 下 流 側 に 接 続 す る こ と が で き るBP‑04の 燃 焼 室 よ り も 体 恭責の 小 さ い 燃 焼 室 を 開 発 す る こ と で 燃 燈 室 圧 力 の 安 定 上 罫 が 見 込 め る.
▼
▲欄」
髄h脚 幽 幽̲̲̲.一
図2.32̀液 式 推 進 系 の1貨 射 の 様 一r・
BP‑02の 設 計 に つ い て 述 べ る.BP‑02は 推 進 性 能111・}}1{1直の 設 定,燃 焼 室 圧 力 〆開1一け ヒを 設 定,理 論 性 能 の 算 出,推 力 の 算1=h,ス ロ ー ト径 の 算1二1:1,燃焼 室 の 設 計,ノ ズ ル の 設 計 の 全7つ の 設 計 プ ロ セ ス で ス ラ ス タ1没計 を 行 う 、
長ず,・ 点 目 と=点1'1の 設 計 プ ロセ ル で あ る 推 進 牲 能i目 堺{値の 設 定 と燃 焼 室 圧1力/関 ロ 比 の 設 定 に っ い て 述 べ る.表226にBP.⑪2の 設 計 要 求 を 示 す,比 推 力 は ヒ ドラ ジ ン ・や ほ か の 低 蔀 性 ケ1直進 剤 と1司様 の 性三 能 をH指 し,200秒 と し た.推 巡i剤流}rUま 一ll憂式 椎 進 系 の 実 験 の 際 に 流 す こ と が で き た 最 大 の 流 量 と し て0.7gisとね し た.こ の 流 量 か ら推 力 が ∫1ミま る.美 た,燃 焼 室 圧 力 は400kPaと した.二 れ は ガ ス ボ ン ベ か ら500kPaで 圧 力 を 供 給 し た 際 に,も ろ も ろ の 圧 力 損 失 が1⑪ ⑪kPa生 じ る と し て い る た め で あ る.開 目 比 はBP‑20ト ー チ 設 計 で も ポ し たkう に 式(2‑24),図2.28を そ れ ぞ れ 参 照 し,高 度500kmで の 剥 離IEを
⑪.⑪471kPa,地1=で の 剥 離 圧 を45.191kPaと し た,こ れ ら か ら 真 空 中 開[二Et一ヒを6⑪,地1.=試 験 用 開1"i土七を2 と 算 出 し た.
〜そ226BP‑02酷 と詫{凸要 〔舜ζ
SPL'CiliCln叫 川tSLi.'s, Ma55110M・ 甜t臼.rn
≧:oo5ec ().7凪s
C11こhmbel'rL・ssurLi.P, 40{lkPa
次 に,三 点Uと1川 点N,丘 点 口 の 設 計 ブIUセ ス で あ る 理 論 性 能 の 算li=1と 推 力 の 算 出 、 ス μ 一一 ト径 の 算
出 に")い て 述 べ る.こ こ で は,推 進 剤 の 混 合 比 と特 性 排'気速 度 をCEAで 算 出 す る.図2.33に 混 合 比.と 比 推 力 の 関 係 を,図254に 混 合 比 と特 性 排 気 速 度 の 関 係 を そ れ ぞ れ 示 す.図2.33.Lり 最 大 比 推 ノ」252 秒 を1垂成 す る の は{1・ヒ論 混'r》比 で あ る0/F・7.391の 暁 で あ る.ま た,こ の と き の 特 性 排 気 速 度 も最 大 で 1318.9m/sと 胤 る.
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Mix亡ureratio,OIF[一]
1刈2.34享 昆 ・合士ヒ と 禦戸桝三制』気U塞 ∫斐{ノ)1刻ず系 15
こ の と き の 推 力Fは 式{2‑27)kり,
FニlspgeM=252x9.8xO.7x103ニ1、72872≡ ≡i、73N
(:‑27)
ま た,ス ロ ー ト断 面 積A亡 は 式(2‑28)よ り,
c'ih 'tl亡=P
c=
1318.9xO,7x103
==2.300、 唱,三≡2.30rn童T12
ヰ00>く103
(2‑28)
よ っ て,ス ロ ー ト 直 径 、0亡は 式(2‑29)よ り,
Dl=2拝 一2×
2300 =1.711̲N1、71mm3.141
(2‑29}
最 後 に,六 点 口 とL点 目 の 設 計 プ ロ セ ス で あ る 燃 焼 室 の 設 計,ノ ズ ル の 設 計 に つ い て 述 べ る,D̀が 既 知 で あ る か ら,燃 焼 室 直 径 月̀は 収 縮 比 εcを求 め る こ と で 決 定 す る こ と が で き る.図2.35に ス ロ ー一 トSI:径 と燃 焼 室 収 縮 比 の 関 ・係 を 示 す,こ の 関 ・係 はHuzelとHuangに よ っ て 提 案 され.,こ の 関 係 の 近 似 式Huzε1 とHuan9の 式 を 式(2‑30)ここ示 す24i,
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Theoreticaithroatdiemeter,Aヒ[cm】
図2.35ス ロ ー ト 直 径 と 燃 焼 室 収 縮 比 の 関 係:4)
・・ 一 急=8・ ・prα ・+・25‑24・32… ・r24・3
し た が"・ て,AcとDcは そ れ ぞ れ 式(2‑31),式{2‑32)よ り
Ac=εcAt==24,32×2.300ニ55,95.、 、≡≧…56.OMm2
(2‑30)
{2‑31)
De‑2k=2×Jilli‑S・44・ …iS・44‑(
こ こ で,燃 焼 室 長 さ 現 を 求 め る.燃 ・焼 室 の 長 さ を 求 め る 際 に 燃 焼 室 特 ・性 長 ガ を 参 考 に す ろ が 、 こ こ で は RP,1!ROXの び を 参 考 に す る.RP..1〆ROXのL串 はIOI6mmか ら1271mmの 範 囲 で 寿}る.さ ら に こ の 範 囲 の
中 で,Lc/Dc=5と な る 範 囲 を1・1指 す,L'とLc/Dcσ)条 件 か ら 求 め た 結 果 を 式{2‑33)と 式 〔2‑34)に 示 す ・
Lc=εcL'"=2432x1030==4235̲≡i≡42.4{2‑33)
Lc42.31
瓦=8.44・ ニ5・017…=5・02{2‑34)
ま た,ノ ズ ル 収 縮 角 θ̀は 製f/=…の 簡 易 化 の た め,一 般 的 な ド リ ル を 使 用 し そ の 先 端 角 はII8clegで あ る こ と か ら,èは]18degと し て い る,膨 張 比 εはBP‑2⑪ トー チ と 同 様 の 騨1=hで 地h試 験 用 を2と し た ・ よ',て,
ノ ズ ル 出il面 積Ae,ノ ズ ル 出i'1直 径Deは そ れ ぞ れ 式(2‑35),式{2‑36)よ り,
A・ ニ ・A,=2×239。‑4・600生4・60mm2(2‑35)
De‑・ 僻 二2xl…:1/1[191=2r420iJ・or2t4‑2‑(一)
と な る.ノ ズ ル 膨 張 角 はBP‑201… 一 チ と 同 様15de9と し た た め,膨 張 部 長 さLeは 式{2‑37)よ り,
(De‑D亡)tall750L e=2
(2.420‑1.711)×3、732
=1.322≡ ≡1.32mm
2
(2‑37)
以i二 のBP‑02の 設 計 八 ラ メ ー タ を 表227に'」 ≒す.ま た, の 断 面 図 を そ れ ぞ れ 示 す,
表2,27
図2.36にBP‑02の 外 ・観 図 を,図2.37{・ 二BP‑02
BP‑02の ス ラ ス タ 設 計 パ ラ メ ー タ
1刑1'1i"ヒ2
i}aramcters Svmbol' {J"it
ChamberCh{1racleristl{=Length
頃
Cha汀[bじrVolume Cyli韮idei'・SL'Cti⑪nAspectR註tl⑪
CvIindCl・SL'{〕t{onDiametcr Cv丘iuderSL'ct韮onAro凸 C>1董ndcrScc重ionLe罰gtb ぐ「ylill̀{orSL'clio!1Vo匠umc
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図2.36BP‑02の 外 観 図
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