導入
固体推進剤ブースターまたは固体推進剤ロケットまたは固体推進剤ロケットは、推進に固体推進剤を使用するロケットです。主に、推進剤（粉末）が入った容器、点火器、ノズルで構成されています。粉末ブロックには、燃焼室として機能する縦方向のチャネルが貫通しています。推進剤が点火すると、チャネル側の粉末ブロックの表面が燃え始め、高圧の燃焼ガスが発生し、ノズルから排出されます。チャネルに特定の形状を与えることで、その用途に特有のニーズを満たす推力曲線をある程度定義できます。
このタイプのスラスタは、液体推進剤スラスタよりも設計が簡単で、後者に比べて比較的低コストで非常に高い推力を供給できます（スペースシャトルのスラスタの推力は1,250 トンです）。一方、比推力は大幅に低く (約 2 倍低く)、推力の調整が不十分であり、一般に燃焼が終了する前に停止することはできません。
固体推進剤推進剤は、中国で自家製ロケットの製造のために 2000 年以上にわたって使用されてきましたが、このタイプの推進剤は長期間保管した後、すぐに使用できる (発射前に推進剤を装填する必要がない) ため、現在では軍事用途 (ミサイル) に使用されています。 。最新のロケットでは、第 1段ブースターとして広く使用されており、初期推力の最大 90% を提供します。
固体推進剤推進剤の性能は、何よりも新しい化学混合物の開発、推進剤燃焼プロセスおよび粉末ブロック製造プロセスの制御に関連しています。この化学分野は常に進化しています。現在、最も強力な推進剤の使用を習得している国はわずかです。
歴史的
最初のロケットは中国で、そして13世紀にはイスラム世界でも使用され、火薬から作られた固体推進剤を動力源として使用されました。 20世紀まで、すべてのロケットは何らかの形の固体推進剤を使用していました。 20世紀には、より効率的な液体推進剤とハイブリッド推進装置が登場し、推力の調整が可能になりました。
デザイン
固体推進剤スラスターの設計は基本的に、予想される推力に基づいて行われ、推力自体が酸化剤と還元剤の質量を決定します。固体推進剤の形状や種類は、推進剤の特性に合わせて設定されています。
次のパラメータは共同で選択または決定されます。固定すると、粉末ブロック、ノズル、エンベロープの形状を固定できるようになります。
- 粉末は計算可能な速度で燃焼し、露出した粉末ブロックの表面積と燃焼室内の圧力の関数です。
- 燃焼室内の圧力はノズル径と粉体の燃焼速度によって決まります。
- 燃焼室内の圧力はエンベロープの設計によって制限されます
- 燃焼時間は火薬層の厚さによって決まります（信管の直径と燃焼通路の直径によって決まります）。
粉末は封筒に付着している場合と付着していない場合があります。エンベロープと一体化した粉末ブロックを有するスラスタは、燃焼時間中の粉末ブロックとエンベロープの変形が両立しなければならないため、設計がより困難になる。
このタイプの推進で遭遇する最も頻繁な問題の中には、火薬ブロック内のエアポケットや亀裂の存在、およびエンベロープからのブロックの分離が挙げられます。これらの欠陥はすべて、燃焼表面積の即時的な増加を引き起こし、同時に生成されるガスの量と圧力の増加を引き起こし、エンベロープの破損の原因となる可能性があります。
別のタイプのインシデントは、エンベロープの異なるセグメント (セクション) 間の接合を確実にする接合部の設計に関連しています。粉末ブロックを装填するためにエンベロープを開ける必要がある場合、いくつかのセグメントの存在が必要です。シールがシールを失うと、燃焼ガスが噴射剤が破壊されるまで徐々に裂け目を広げます。スペースシャトル・チャレンジャー号の事故は、この種の故障が原因です。