JPH02241957A - 複数推進薬固体ロケットエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数の推進薬を利用し、かつ起動、停止、及
び再起動を繰り返して行なう能力を有し、さらに飛行中
のロケットの姿勢を制御する固体推進薬ロケットエンジ
ンに関する。このロケットエンジンは、部分的に高いイ
ンパルス増速性に加えて高い推力の点で特徴を有し、さ
らに要求より一連のメータまたは絞り弁による停止及び
再起動運転を伴う。

〔従来の技術〕

固体推進薬ロケットエンジンのプロブラシブ（ｐｒｏｐ
ｌｕｓｉｖｅ）な全能力は、通常−つの固体推進薬粒の
燃焼中に消費される。これは、−粒の固体推進薬がいっ
たん点火されると燃焼過程を停止させることは困難で、
普通はその薬粒全体が消費されるからである。

先行技術において、−回置上の点火能力を持つ固体推進
薬ロケットエンジン、すなわち二つ以上の集中ユニット
、つまり燃焼室内に固体推進薬の層または帯域を、その
層を分離する火炎抑制障壁と共に備えることにより“起
動−停止−再起動”能力を持つロケットエンジンを準備
することが提案されている。その際この火炎抑制障壁は
、燃焼を単独の層または帯域に制限するが隣接層は点火
され得る程度に破壊可能な材料から作られる。各層の燃
焼は不連続パルスの形において推力を発生する。

一回以上点火可能なロケットエンジンを用意する一つの
このような装置は、Ｗ、Ｅ、カッチル等に１９６６年１
２月２７日許可された米国特許第３．２９３．８５５に
開示されている。その中では、パイロ技術的でかつ電気
点火可能なフィルムが、点火用の各層、要求によっては
逆に各隣接層の間に用意される。

同様に、トーマスＷ、バスチアン等に１９８２年１１月
９日許可された米国特許第４．３５７．７９５は、独立
的に点火可能な複数の燃料層を持つ固体ロケット燃料を
開示している。層にされた部分は、ケーシング内で端と
端を繋いで設置可能である。

その他のこのような装置は、１９７１年２月２３日１、
　Ｈ，フリートマン等に許可された米国特許第３、５６
４．８４５及び１９７１年３月９日Ｇ、８．ウェブ、　
Ｊｒに許可された３、　５６８．４４８に開示されてお
り、その中では火炎抑制障壁によって分離された二つの
固体推進薬集中層の一つが、ロケットエンジンノズルを
通して燃焼室内に延びる点火装置によって点火される。

その他の層は、燃焼室の頭頂端に延長チューブによって
連結されるガス発生器によって点火される。破裂可能な
ダイヤフラムシールと穴開き支持部材アセンブリが用意
されて、最初のロケット推進薬層の燃焼中にエンジン燃
焼室からガス発生器を隔離する。Ｃ６Ｗ、ビックランド
に１９７２年７月１８日許可された米国特許第３．６７
７、０１１は、酸化剤供給装置と酸化剤を燃料粒に供給
するための複数の噴射装置を含めて、再起動能力を持つ
二重推力レベルロケットエンジンを開示している。

Ｒ，Ｈ，フィフク等に１９７２年７月１８日許可された
米国特許第３．６７７、０１０は、燃焼を維持するには
不十分な酸化剤を持つライナによって分離された複数の
個々の集中層を構成する粒を持つ固体燃料ロケットエン
ジンを開示する。ライナによって自動点火性の液体酸化
剤は、露出されたライナ層、及びロケットの領域を拡大
すべき次の推進薬層を点火すべく射出される。Ｊ、　Ｒ
，ムンガーに１９６９年７月２９日許可された米国特許
第３．４５７．７２７は、エンジンの後部で射出される
固体推進薬と液体酸化剤を利用する固体燃料ロケットエ
ンジンを開示する。Ｒ，Ｌ。

グリツク等に１９６９年７月１日許可された米国特許第
３．４５２．５４４は、ロケットエンジンに組み立てら
れたガス発生器または冷却機構によって得られる、推力
の増大−維持及び維持−増大能力を有する単独の固体推
進薬粒によって固体推進薬ロケットエンジンを開示する
。

アランＪ、マクドナルドに１９７４年７月３０日許可さ
れた米国特許第３．８２６．０８７は、ガス発生器がロ
ケット用推力を得るべく混合され、燃焼させられるガス
を発生する固体推進薬ロケットを開示する。

Ｇ、　Ｆ、マングナムに１９６７年９月１２日許可され
た米国特許第３．８２６．０８７及びＩｌｌ、　Ｃ，エ
イコックに１９６７年１１月２８日許可された同３．３
５４．６４７は、火炎抑制障壁の破壊と推進薬の隣接層
の点火のために燃焼室へ液体燃料が入ることを可能にす
る互いに類似した装置を開示する。

上述の先行技術の特徴はすべて、帯域の複数の集中固体
推進薬層のために単一の燃焼室を用意することにあって
、層の間の火炎抑制障壁を破壊して、次の隣接層に火を
つけ、障壁を破壊するため比較的複雑な点火装置を使用
して隣接層に点火することを含んでいる。フライドマン
、　Ｊｒｏ等及びウェブ、　Ｊｒ、の特許は、破壊可能
なダイヤフラム及び、破壊されて個々に分解させられる
とき、燃焼室内に残骸を持ち込む傾向のある穴開き支持
部材を含む。マンガムとエイコックの特許は、燃焼室へ
の液体燃料の入り込みを許容する。

１９８３年５月２６日にＭ、フリツプ等により出願され
て本発明の譲受人に対して譲渡された米国特許出願第４
９８．６０３は、−口辺上点火でき、かつ集中的または
連続的に製造されて、穴開き隔壁によって分離され、か
つそれの各々は個々に関係する推進薬を内容とする複数
の燃焼室の使用を含む固体推進薬ロケットエンジンを開
示する。最初の燃焼室内で位置決めされる圧力応答性の
ダイヤフラム手段は隔壁内の穿孔を覆い、最初の燃焼室
内に存在する圧力が隣接室内のそれよりも実質的に高い
とき、燃焼室の間の連絡を阻止し、かつその燃焼室内圧
力が逆転すると燃焼室間の連絡を許容する。

固体推進薬ロケットエンジンの制御された飛行を目標と
するその他の多数の装置は、以下の米国特許による先行
技術に開示されている。

３．８１１．’３８０　　Ｊ、Ｐ、グラス３．６６８．
８７２　　Ａ、Ｔ、カムプ等３．４９４．１３ＯＳ、ゼ
ーマン ３．４５７．７２６　　Ｊ、トロチル ３．４３４．２８７　　Ｌ、カビニー ３．３９８．５３７　　Ｊ、Ｅ、ピクエンダー３．３４
９．５６５　　Ａ、ε、ウィリアムス３．３４９．５６
３　１Ｅ、Ｌ、ティグ°−３，２４８，８７５Ｒ，Ｄ、
ウオルコット３．２６６．２３７　　Ｃ０Ｊ、クロウエ
ル等３．０１１．３０９　　ＪＪＩ、カーター前述の議
論では潜在的に、固体推進薬ロケットエンジンのあらゆ
る異なる形式における固有の制限、すなわち一連の停止
／再起動の絞り弁操作に伴う高い推力及び／または高い
インパルス増大パルスを用意する能力の不足、が論じら
れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の主要な目的は、一連の制御された停止と再起動
の絞り弁操作に伴う推力及び／または高いインパルス増
大パルスを有する固体推進薬ロケットエンジンを提供す
ることにある。本発明の他の目的は、多数の推進薬を利
用しており、かつ希望されるとき、停止／再起動の能力
並びに姿勢制御を準備するためのガス発生器により制御
される停止／起動の後段増速エンジンを内蔵した増速エ
ンジンから成る固体推進薬ロケットエンジンを提供する
ことにある。

本発明の他の目的は、増速及び後段増速の両操作を実施
可能な単独推力装置を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、多段停止と再起動燃焼を実
施可能な、信頼性がありしかも比較的安価な固体推進薬
ロケットを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、増速及び反復後段増速の点
火を実施可能な最小の容積と重量の固体推進薬ロケット
エンジンを提供することにある。

本発明の他の目的は、高められた操作の柔軟性及び要求
によっては完全消火に加えて絞り弁機構を持つガス発生
器を内蔵する固体推進薬ロケットエンジンを提供するこ
とにある。

本発明の他の目的は、極度のパッケージ適応性と性能の
柔軟さを持つ増速及び反復後段増速推力を有する内蔵さ
れた固体推進薬ロケットエンジンを提供することにある
。

本発明のさらに他の目的は、追加特徴として内蔵された
姿勢制御装置（ＡＣ３）を持ち、それによってガス発生
器の産物の二重使用を可能にする固体推進薬ロケットエ
ンジンを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のこれらの、及びその他の目的を達成させるため
に、初期増速エンジンを包囲するための複数のケーシン
グを持つロケットエンジン、後ＩＲ増速エンジン、およ
び後段増速エンジンの再点火と姿勢制御装置用運動源と
して使用されるガスを発生させるためのガス発生器手段
が準備される。

増速エンジンと後段増速エンジンは同じ囲みの中に含ま
れるが、内部隔壁によって作動的に隔離さる。ロケット
エンジンは複数のノズルを含む。少す＜トモ−つのノズ
ルは増速エンジンの後尾に置かれ、かつ他のノズルは増
速エンジンと後段増速エンジンの中間の内部隔壁内に置
かれる。

〔実施例〕

第１図で参照番号１０は固体推進薬ロケットエンジンを
一般的に示すために使用される。

固体推進薬ロケットエンジン１０は第１のロケットエン
ジン用ケーシング１２を含み、このケーンジン１６を含
む。増速エンジン１４と後段増速エンジン１６は、それ
ぞれに関連した燃焼室、とくに増速エンジン室１８と後
段増速エンジン室２０を含む。増速エンジン室１８はエ
ンジンケーシング１２の第一の囲み部分２２の域内に、
後段増速エンジン室２０はケーシング１２の第二の囲み
部分２４の域内に形成される。ケーシング１２は、望ま
しくはそれの内壁に接着される合成ゴムのライナーを含
む各囲み部分２２及び２４と共に任意の適当な材料から
作られる。

囲み部分２２と２４は、共通の内部熱または火炎抵抗を
共有して、隔壁２６を隔離している。隔離２６は、後段
増速圧力制御ノズル２８を形成する穴をその中に含む。

ノズル２８は、以下に述べるように、増速エンジン１４
と後段増速エンジン１６の間の連絡を後段増速エンジン
の作動中に可能にする。後段増速エンジン１６の反復点
火能力は、本発明の複数推進薬固体ロケットエンジンの
作動成功への一つの鍵である。ノズル２８は、後段増速
エンジン室２０内の圧力と後段増速エンジン１６の作動
中の圧力の衰退比率を制御するため重要である。したが
って制御ノズル２８の穴の面積は、正しい後段増速エン
ジン作動にかなり影響する。ノズル２８の大面積は、第
３図に示されるように、Ａ２として示されている。

隔壁２６は、第２Ａ図に最も良く示されるように、後段
増速圧力制御ノズル２８を初期には塞いでいる、破壊さ
れる隔離円盤または破裂ダイヤプラム３０を含む。ダイ
ヤフラム３０は、穴２８の域内に圧入される断熱材の二
部品プラグ３１．３２の範囲内に支持されており、その
中に適当な０リング２９によって保持され、かつ増速エ
ンジン１４の作動中の後段増速エンジン１６の早過ぎる
点火を防止する。後段増速エンジン１６の作動直前に、
隔離された破裂ダイヤフラム３０は破壊され、さもなけ
れば隔壁２６から除去されることが必要である。これは
、ダイヤフラム３０に隣接して位置決めされる爆破装置
３３の手段によって行なわれ、かつそれの操作は図示さ
れていない電気またはパイロ技術的なヒユーズ手段によ
って行なわれる。

爆破装置３３の爆発はダイヤプラム３０を破壊し、それ
によって後段増速圧力制御ノズル２８を開放する。本発
明の一つの好適実施例において、爆破装置３３は第２Ｂ
図に示されるように、破裂ダイヤフラム３０の輪郭に対
して一般的に形成される公知形式の直線形状の装薬３５
から成り、したがって、爆発において破裂ダイヤフラム
３０は、隔壁２６から比較的にきれいに分離される。本
発明の他の実施例では、直線形状の装薬は、十分な爆発
力によって隔壁２６内に穴が開けられ、それによって圧
力制御ノズル２８を形成するように、形状を定められる
。

第１図に示されるように固体増速エンジン１４は、初期
の高推力または高インパルス増速パルスを用意する増速
エンジン内域で、中空の高エネルギ増速エネルギ推進薬
粒３４を含む。推進薬粒３４は、囲み部分２２の内壁上
の隔離層の中に投入され、またはそれに結合される。増
速エンジン１４は、それの後尾端で増速エンジン推進薬
粒３４を点火する増速エンジン点火器３６を含む。

点火器３６は、パイロ技術的材料と接触している電気的
導爆管を含むため、導爆管が点火されると、反対に推進
薬粒３４を点火するパイロ技術的材料が点火される。多
数のパイロ技術的材料のいずれか一つが、ボロン２５重
量％と硝酸カリウム７５重量％の粒状混合物を含む点火
器３６内で使用される。

増速エンジン１４は、それの後尾位置で、第３図にＡ３
として示されるような収束・分散形式であって作動領域
またはスロートを有するノズル３８を含む。その際面積
Ａ３は、後段増速エンジン１６のノズル２８の面積Ａ２
よりも大きい。好適実施例においてノズル３８は全軸可
動型であって、かつ推力ベクトル制御能力を有するロケ
ットエンジン１０を備えるべく適応させられる。ノズル
３８は、ノズルアクチュエータ４０によって制御自在に
操作される。

ノズル３８とアクチュエータ４０の構造と作動は、“内
部操作される球状軸受”に対してトーマスＥ、ボルナに
１９８４年３月６日に交付され、かつ現在の発明の譲受
人に譲渡された米国特許第４、４３５．０２３内で論じ
られているものに類似か同一である。

消火可能な中空推進薬粒４２は、後段増速エンジンの囲
み部分２４の域内に設置される。推進薬粒４２は、囲み
部分２４の内壁上の隔離層またはライナ内部に投入され
、または結合される。粒４２の前端の形状は、好ましく
はケース２４の前部内壁の曲率に一致する。推進薬粒４
２は、囲み部分２４の頭頂端４４から隔壁２６まで、ま
たはエンジン室２０内に希望量の消火可能な推進薬を設
置することが希望される時は、その他の方法で延びてい
る。エンジン室２０内に設置れれる拡散器４６は、点火
性のガス媒体を推進薬粒４２の露出面上に分配する。拡
散器４６は、前部内壁囲み部分２４に隣接する後段増速
エンジン室２０の範囲内に設置される。拡散器゛４６の
入り口は、さらに以下で論するように第一エンジンケー
シング１２の外に連絡される。

ガス発生器５０を収容している第三の囲み４９を形成す
る第二エンジンケーシング４８は、第一エンジンケーシ
ング１２に隣接して設置される。

ガス発生５０は、ガス発生器推進薬粒５２と、公知の１
弧またはブリッジワイヤ型であるガス発生器用複数点火
器５４を含む。ガス発生器推進薬粒５２は、２０００〜
３０００″Ｆの範囲内の燃焼温度を有する推進薬を構成
する。使用される典型的なガス発生推進薬は、３０００
°）ＩＴＰＢ／ＨＭＸ　テある。ガス発生器粒５２は、
推進薬粒５２の燃焼中にガス発生器５０からの排気用の
外部穴５６０反対側のケーシング４８内部に成形され、
または投入される。

マルチポートのガス発生器流量制御弁５８は、第一ケー
シング１２と第二ケーシング４８の中間に設置され、か
つそれがガス発生器５０からのガス流を制御するような
状態に設定される。流量制御弁５８は多数の入り口と出
口を有し、かつ発生器５０から分岐管６０を通して姿勢
制御装置（ＡＣ３）６２、または後段増速エンジン１６
のエンジン室２０内の拡散器４６へのガス流を用意すべ
く作動する。拡散器４６へ指示されるとき、ガス発生器
の流れは点火して消火可能な後段増速エンジンによって
推進薬を反応させ、増大した特定のインパルスを用意す
る。増大した特定インパルスは、後段増速推進薬ガスと
混合するガス発生ガスの二次燃焼から生じる（４０〜６
０秒からの特定インパルスの増大は、ガス発生推器進薬
５２と後段増速エンジン推進薬４２からのガスの適当な
組み合わせによって得ることができる）。

後段増速エンジン１６内の圧力は、後段増速圧力制御ノ
ズルとして役立つ内部隔壁２６内の穴２８によって制御
される。後段増速エンジンの消火は、発生したガス流を
姿勢制御装置６２ヘガス発生器流量制御弁５８及び分岐
管６０を通して転向させること、または発生器５０内の
ガス発生推進薬５２の燃焼を終了させることによって達
成される。ガス発生器５０の作動の終了は、例えば弁５
８の大きな弁面積を、出口６６で示されるように開放す
ることによって実施される。その際出口６６は、大気へ
のガス発生器５０の急速な圧力降下を可能にし、それに
よってガス発生器推進薬５２の消火を惹起する。

既述のようにガス発生器５０からのガスは、分岐管装置
６０によって、姿勢、横転、または方向を制御すべく使
用される各種の放出口または推進片６４方向へ向けられ
る。

従って作動時に複数推進薬固体ロケットエンジンは、後
段増速エンジン１６と一体の増速エンジン１４に依存し
、この後段増速エンジン１６内でガス発生器５０によっ
て燃焼が制御されるため、後段増速エンジン１６は全体
的に停止、再起動、及び希望される時は絞り作動を反復
して行なう。

さらにガス発生器５０も、全体的に停止と再起動の作動
を反復して行なう。ガス発生器５０の作動が停止する時
、全推進薬粒３４．４２、及び５２の火が全体的に消え
て、推進薬粒３４は増速エンジン１４の先行作動中に全
体的に消費される。増速点火器３６は高エネルギ増速推
進薬粒３４に点火して、増速エンジン１４を作動させ、
かつ高推力または高インパルス増速パルスを用意する。

全軸方向可動ノズル３８は、ロケットの推力ベクトル制
御をそれの関連ノズルアクチュエータ４０によって行な
う。増速エネルギの作動中、絶縁内部隔壁２６は増速エ
ンジン１４を後段増速エンジン１６から分離して、増速
エンジンの作動中発生する高墨を考慮して後段増速エン
ジン１６の早過ぎる点火を防止する。

増速エンジン推進薬粒３４の燃焼が完了すると、その時
点でからの増速エンジン室１８は後段増速エンジン１６
の作動ために機能し、それによって可動ノズル３８は必
要な推力ベクトル制御を用意すべく効果を維持し続ける
。後段増速エンジン１６の作動に先行して爆破装置３２
は、破裂ダイヤプラム３０を破裂させ、またはノズル２
８に対して希望の寸法の穴を内部隔壁２６内に開けるべ
く駆動される。しかるとき複数の点火器５４は、ガス発
生器粒５２を点火すべく駆動される。発生するガス流は
マルチボート式流量制御弁５８を経て、発生ガス流の圧
力と流速を共に制御する弁５８付きの拡散器４６へ運ば
れる。後段増速エンジン推進薬粒４２は、拡散器４６に
よって後段増速エンジン室２０内に分散させられるガス
がそれと接触すると点火する。拡散器４６を通るガス流
の点火と反応は、後段増速エンジンの消火可能な推進薬
粒４２と共に、この推進薬粒４２のガスと混合する発生
ガスの二次燃焼によって、増大した特定インパルスを用
意する。すでに述べたように４０〜６０秒からの重要な
特定インパルスの増大は、ガス発生器と後段増速エンジ
ン推進薬のガスの適当な組み合わせによって得ることが
できる。

後段増速圧力制御ノズル２８は、後段増速エンジン１６
の作動中に後段増速エンジンの圧力を制御する。後段増
速エンジン推進薬粒４２の燃焼は、発生器５０からのガ
スの方向を、ガス発生器流量制御弁５８を経て姿勢制御
装置６２へ転向するか、または大気へ直接開放する弁出
口６６を経て発生ガス流を転向することによって消滅し
、それによってガス発生器室は急速に圧力降下し、続い
てガス発生推進薬粒５２の燃焼が消滅する。このような
急速な圧力降下は、出口６６に対して比較的大きな面積
を必要とする。

既述のように、後段増速エンジン１６の反復される停止
と起動は、後段増速エンジン圧力制御ノズル面積Ａ２に
対する、後段増速エンジン室２０内の圧力と圧力衰退の
比率を制御するノズル２８の感度を表わしている。制御
ノズル２８の面積Ａ２もまた、のど面積（便宜上、今後
Ｋｎとして参照する）に対する燃焼表面積の比率、及び
のど面積比に対するエンジン自由容積（便宜上、今後り
として参照する）を制御する。これらは、後段増速エン
ジン作動中に消火可能な本発明によれば、ロケットエン
ジンの形状を設計するための二つの制御パラメータであ
る。以下に示すこれらのパラメータの実例は、本発明の
ロケットエンジンの消火能力を提供する。

後段増速エンジンの作動中に増速エンジン１４の空室１
８に付加される、全軸的に可動なノズル３８ののど面積
Ａ３は推力レベルと後段増速エンジン１６の推力衰退過
渡時間を制御するが、面積Ａ３は面積Ａ２よりも大きい
ため、後段増速エンジン１６の消火能力には影響しない
。

隔壁２６は、後段増速エンジン１６の“オフサイクル”
中に後段増速エンジン推進薬粒４２へ熱輻射を阻止し、
それによって後段増速エンジン粒４２の偶発的点火を阻
止していることも言及される必要がある。

上記の作業がうまく行くためには、圧力とのど面積の一
定の関係が維持される必要がある。これらの関係は第１
表に説明され、かつ第３図への関係において以下で述べ
られる。

第１表から見られるように、増速エンジン作動は、増速
エンジン作動圧力を考慮することなしに、選択された装
置の制約内で最良物である任意の推進薬またはエンジン
の形状を使用することができる。同じことは、再びコン
テナの構造的制約が越えられない限り、姿勢制御中のガ
ス発生作動圧力に対してあてはまる。本発明の作動に重
要なのは、後段増速圧力制御ノズル２８を通る発生ガス
流はつねに閉塞流でなければならない、という理解であ
る。流量制御の作動面積は、望ましくは可変であって、
異なる面積と／または流れ方向及び姿勢制御装置と後段
増速エンジン作動に対する絞り作用を用意する。流量制
御弁５８は、ガス発生器粒の消火並びに分岐管装置６′
０を経て拡散器４６へのガス流を切り離すための閉鎖位
置に対して比較的大きな面積の出口６６を含み、それに
よって後段増速エンジン推進薬粒４２の消火を惹起する
。

後段増速エンジン１６内での作動圧力と圧力衰退過渡時
間が面積Ａ３よりもむしろ面積Ａ２によって制御される
こと、かつ後段増速エンジン内でのＫｎとＬの両者もま
た、消火を用意すべき面積Ａ２によって制御されること
を確保するために、面積Ａ３は面積Ａ２よりも大きくな
らなければならない。

増速エンジン１４とガス発生器５０の両者に対する推進
薬の選択はそれほど制限されないのに対して、後段増速
エンジン１６に対する推進薬１６は、ガス発生器５０か
らのガスと混合される時高い特定のインパルスを用意可
能でなければならず、かつガス発生５０からのガス流が
終了すると直ちに消火可能でなければならない。ぶつ化
炭素は、この点で独特である。

典型的には、増速エンジン１４は、十字リンク型で二重
基ｇ！構造の高エネルギ推進薬か、またはなんらかの高
エネルギ複合推進薬を利用する。好適実施例での後段増
速エンジン粒４２の消火特性は、非金属化されたふつ化
炭素型推進薬から作られる。ガス発生器推進薬粒５２は
、３０００’Ｆ　ＨＴＰＢ／ＨＭＸガス発生器推進薬、
または２０００〜３０００’Ｆ　（７）任意のガス発生
器推進薬である。

図と用いて、かつ非限定的に、数個の推進薬粒３４．４
２、及び５２の組成は以下の成分から構成されることが
注意される。

推進薬粒３４；任意の推進薬粒 推進薬粒４２；１６％　Ｃ？　フルオロアクリラーテ・
バインダ ８４％　アンモニウム・パーフ ラーテ 推進薬粒５２；１５％　水酸基で終了するポリブタジェ
ン・バインダ ８５％　ニトラミン（ＨＭＸまた はＲＤＸ） 本発明は、発生ガスと混合されるとき、後段増速エンジ
ン推進薬粒が高い特定インパルスを準備可能、かつ発生
ガス流の終了次第消火可能である限り、比較的限定され
ない推進薬の選択が利用可能な複数推進薬固体ロケット
エンジンを提供する。

〔発明の効果〕

従って、本発明と一致して、増速及び反復絞り後段増速
の作動を遂行し、かつ要求により、付加的特徴として姿
勢制御装置を有する、独特の内蔵型の段階装置が用意さ
れる。本発明の装置は、分離した推力装置を持つ増速及
び後段増速の両作動を遂行するため先行技術の方法を越
えた以下の利点を有する。

１、両機能を遂行する単一の推力装置は、いっそう信頼
性があり、かつ低費用である。

２、増速及び後段増速の両作動を遂行する装置の容積が
最小、かつ重量が最小である。

３、固体推進薬の最高度の組み合わせ利用が、増速及び
後段増速エンジンの両作動に対して利用可能である。

４、増大した作動適応性のため、要求により絞り作動と
／またはガス発生器による全体的消火能力を持つ。

５、　推力比（滅火比）が極度に大きい。すなわち、後
段増速力に対する増速力の比は２０以上であり、ＡＣ３
の力に対する増速力の比は１００以上である。

６、使用される典型的推進薬は、増速中に最高の特定イ
ンパルス、並びに低汚染と低赤外線の公的証明をも持つ
消火可能な後段増速推進薬によって得られる最高の特定
インパルスを提供する。

当業者は理解するように、もしも必要ならば、その他の
選択付属品を本発明の単一推力装置内に組み込んで、適
応性と性能多様性を改良することが可能である。従って
、例えば、 １、　ガス発生器５０を含む第二ケーシング４８は、必
要ならば、増速／後段増速エンジン用の第一ケーシング
１２の側面に沿ってパッケージをまとめることができる
。

２、隔壁２６は、直線形状の装薬によって分離し、かつ
希望されれば、後段増速エンジン１６用の膨張ノズルと
して使用可能である（推力ベクトルの制御はＡＣ３推力
片を通して用意できる）。

３、後段増速エンジン１６が、付加的な増速または操作
のため使用可能である。

４、　一つ以上のガス発生器５０を付加して燃焼時間を
延長したり、パッケージのまとめを容易にできる。この
ように付加的なガス発生器５０は、横ケーシング１２、
及び円筒ハウジング内でロケットまたはロケットの一段
階としての使用に適応すべく配置された全アセンブリに
沿ってパッケージされる。

同じく当業者は理解するように、内蔵された段階型燃焼
装置は、多数の推力装置への用途を有する。とくに、こ
の装置は、増速と後段増速推力の両者を必要とする戦略
的装置、増速／維持・推力とオン／オフ動作を必要とす
る高度な弾道弾迎撃ミサイル、衛星を展開する宇宙エン
ジン、及び増速／維持と／またはパルスエンジン作動を
必要とする戦術的エンジンへの用途を持つ。

本発明のロケットへの正確な構造詳細は特定的に示され
ないのに対して、標準的なロケット構造の技術と方法は
、寸法への要求とここで開示される比率が満足される限
り、ロケットの製造に対して使用可能なことが実感され
る。

この発明を詳細に検討するとき、当業者は、それの意図
から逸脱することな〈発明への修正が可能であることを
承認するであろう。従って、発明の範囲は、図示され、
説明された特定の実施例に限定されるものとは意図され
ていない。むしろ本発明の範囲は、付加された特許請求
項とそれらの相当物によって決定されるものと意図され
る。

【図面の簡単な説明】

発明を要約するとき、前述の詳細な説明に付随して、以
下の図面が参照される。 第１図は、停止、再起動式の後段増速エンジンを内蔵す
る増速エンジンから成る本発明の好適実施例の略図で、
その前者は反復される停止／再起動能力並びにに姿勢制
御を提供するためガス発生器によって制御される。 第２Ａ図は、増速エンジンと後段増速エンジンの間に用
意されて、爆破駆動される絶縁プラグ破裂式ダイヤフラ
ムを示す部分断面図である。 第２Ｂ図は、第２図の破裂ダイヤフラム上に用意される
直線的に形成された爆破装薬を示す平面図である。 第３図は第１図の好適実施例の種／２の゛構成要素の間
の物理的関係を示す図である。 １０・・・ロケットエンジン、 １２・・・ロケットエンジンケーシング、１４・・・増
速エンジン、 １６・・・後段増速エンジン、 １８・・・増速エンジン室、 ２０・・・後段増速エンジン室、 ２２．２４・・・第−及び第二包囲部分、２６・・・隔
壁、　　　　　２８・・・ノズノベ３０・・・破裂ダイ
ヤフラム、 ３１．３２・・・プラグ、　　３３・・・爆破装置、３
４・・・推進薬粒、　　３６・・・点火器、３８・・・
ノズノペ ４０・・・ノズルアクチュエータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、以下の要素を含むことを特徴とする複数推進薬固体
   ロケットエンジン： （１）固体推進薬と、ロケットエンジンの推力を供給す
   べく第一の囲みから推進薬燃焼ガスを排出するための手
   段を含む第一の燃焼室を有する第一の囲み。 （２）固体推進薬を点火するための第一の点火手段。 （３）消火可能な固体推進薬を含む第二の燃焼室を有す
   る第一の囲みと関連しているが、それから隔離されてい
   る第二の囲み。 （４）消火可能な推進薬を点火させる能力を持つガスを
   発生させる能力を持つガス発生推進薬を含む第三の燃焼
   室を有する第三の囲み。 （５）ガス発生推進薬を点火するための第二の点火手段
   。 （６）その中で消火可能な固体推進薬との接触、点火、
   及び燃焼反応のために第二の囲み域内で発生ガスを解放
   させるための手段。 （７）消火可能な固体推進薬の燃焼中に第二の囲みから
   第一の囲みまで、閉塞された固体推進薬燃焼ガス流を維
   持するための、第一と第二の囲みの中間の圧力制御手段
   。 （８）消火可能な固体推進薬の燃焼まで圧力制御手段を
   密封すべく圧力制御手段と関連する取り外し自在の隔離
   プラグ。 （９）消火可能な固体推進薬の燃焼と関連するプラグ手
   段を取り外すための手段。 （１０）第三の囲み内に発生したガスを第二の囲み域内
   の解放手段へ運ぶための、第二と第三の囲み中間の運搬
   手段。 （１１）ガス発生中第三の囲みから第二の囲みまで、閉
   塞されたガス流を維持するため運搬手段と関連し、かつ
   第二と第三の囲み中間のガス圧力制御手段。 ２、上記のガス発生推進薬によってガスの発生を終了さ
   せる手段を含み、かつ上記の第二の点火手段が複数の点
   火能力を持つことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の複数推進薬固体ロケットエンジン。 ３、上記の第二の囲み域内の解放手段が拡散器から成る
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の複数推進
   薬固体ロケットエンジン。 ４、さらに、上記の第一と第二の囲みの中間に隔壁を含
   むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の複数推
   進薬固体ロケットエンジン。 ５、上記の圧力制御手段が第一と第二の囲みの間の隔壁
   内の穴から成り、その穴は第二の囲みから第一の囲みま
   で、消火可能な固体推進薬の燃焼中に閉塞された推進薬
   燃焼ガスを維持する作動面積を有することを特徴とする
   特許請求の範囲第４項記載の複数推進薬固体ロケットエ
   ンジン。 ６、プラグ手段が隔壁穴を塞ぐ隔離されたダイヤフラム
   から成り、かつプラグ手段を取り外すための手段が爆発
   手段から成ることを特徴とする特許請求の範囲第５項記
   載の複数推進薬固体ロケットエンジン。 ７、さらに、制御されたガス発生推進薬の燃焼によって
   駆動されるロケットの姿勢制御用手段を含むことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の複数推進薬固体ロケ
   ットエンジン。 ８、以下の要素を含むことを特徴とする複数推進薬固体
   ロケットエンジン： （１）固体増速エンジンと増量された隣接する制御自在
   の固体後段増速エンジンを含む第一のケーシング。 （２）隔壁が、その中に後段増速圧力制御されるノズル
   の境界を定める穴を有し、そのノズルは増速エンジンと
   後段増速エンジンの間の連絡を後段増速エンジンの作動
   中に許容し、かつ後段増速圧力制御ノズルは、圧力制御
   ノズルを通る推進薬燃焼ガス流が後段増速作動中に閉塞
   されたままであるような第一の面積を有している、増速
   エンジンと後段増速エンジンの中間の内部隔壁。 （３）隔壁穴を塞ぎ、それによって後段増速エンジンの
   早過ぎる点火を防止する隔離された破裂ダイヤフラム。 （４）後段増速エンジンの作動と関連してダイヤフラム
   を破裂させるための爆破手段。 （５）初期高推力または初期インパルス増速パルスを用
   意するための、増速エンジン域内の高エネルギ推進薬粒
   。 （６）増速エンジン推進薬粒を点火するための増速点火
   器。 （７）推力ベクトルの制御を供給するために上記の第一
   のケーシングと関連し、かつ第一の面積よりも大きい第
   二の面積を有する、全軸方向に可動のノズル。 （８）全軸方向ノズルを制御自在に動かすための、可動
   ノズルと作動自在に関連するノズルアクチュエータ。 （９）後段増速エンジンに停止と起動の操作を用意する
   消火可能な推進薬粒と、消火可能な推進薬粒へ点火用ガ
   スを分配するための拡散器を含む上記の後段増速エンジ
   ン。 （１０）ガス発生器推進薬粒と、ガスの製造のためにガ
   ス発生器粒の反復的点火のためのガス発生器複式点火器
   を含む後段増速エンジン点火用ガス発生器を含んでいる
   第二のガスケーシング。 （１１）上記のガス発生器からのガス流の制御のために
   、入り口を有し、かつ少なくとも第一の出口と第二の出
   口を有するマルチポート型の流量制御弁。 （１２）ガス発生器から流量制御弁までのガス流に対し
   てガス発生器と入り口、後段増速エンジンの点火と絞り
   に対するガス発生器から流量制御弁を通して拡散器と後
   段増速エンジンまでのガス流に対して第一の出口と拡散
   器、ガス発生器の急速な圧力降下に起因するガスの発散
   及びガス発生器推進薬粒の消火に対して第二の出口と流
   量制御弁の外部、を作動的に連結する分岐管。 （１３）流量制御弁を通るガス流が後段増速作動中に後
   段増速エンジンの点火と絞りに対して閉塞されたままで
   あり、且つ後段増速エンジンの消火に対して閉塞された
   ままであるように全開から閉鎖まで可変流れ方向と可変
   作動面積を用意する流量制御弁。 ９、後段増速エンジン推進薬粒が非金属化されたふっ化
   炭素形式の推進薬から成ることを特徴とする特許請求の
   範囲第８項記載の複数推進薬固体ロケットエンジン。 １０、直線形状に装薬された爆発が隔壁を開放して後段
   増速圧力制御ノズルを成形するように、隔離された破裂
   ダイヤフラムが隔壁と一体構造であることを特徴とする
   特許請求の範囲第８項記載の複数推進薬固体ロケットエ
   ンジン。 １１、以下の要素を含むことを特徴とする複数推進薬固
   体ロケットエンジン： （１）固体増速エンジンと増量された隣接する制御自在
   の固体後段増速エンジンを含む第一のケーシング。 （２）隔壁が、その中に後段増速圧力制御されるノズル
   の境界を定める穴を有し、そのノズルは増速エンジンと
   後段増速エンジンの間の連結を後段増速エンジンの作動
   中に許容し、かつ後段増速圧力制御ノズルは、圧力制御
   ノズルを通る推進薬ガス流が後段増速作動中に閉塞され
   たままであるような第一の面積を有している、増速エン
   ジンと後段増速エンジンの中間の内部隔壁。 （３）隔壁の穴を塞ぎ、それによって後段増速エンジン
   の早過ぎる点火を防止する隔離された破裂ダイヤフラム
   。 （４）後段増速エンジンの作動と関連してダイヤフラム
   を破裂させるための爆破手段。 （５）初期高推力または初期インパルス増速パルスを用
   意するための、増速エンジン域内の高エネルギ増速エン
   ジン推進薬粒。 （６）増速エンジン推進薬粒を点火するための、増速エ
   ンジン域内の増速点火器。 （７）第一の円筒ケーシングと関連し、かつ推力ベクト
   ル制御を推進薬燃焼ガスの排出によって供給するために
   第一の面積よりも大きい第二の面積を有する、全軸方向
   に可動のノズル。 （８）全軸方向ノズルを制御自在に動かすための、可動
   ノズルと作動自在に関連するノズルアクチュエータ。 （９）拡散器。 （１０）後段増速エンジンに停止と起動の操作を供給す
   る消火可能な推進薬粒を含む後段増速エンジン、および
   消火可能な推進薬粒へガスを供給するために上記の後段
   増速エンジンと関連している上記の拡散器。 （１１）ガス発生複数点火器。 （１２）ガス発生器推進薬粒を含み、後段増速エンジン
   の点火と姿勢制御のためのガス発生器を含む第二の円筒
   ケーシング、およびガス発生器推進薬粒の反復的点火と
   発生ガスの製造のため上記のガス発生器と関連する上記
   のガス発生器複数点火器。 （１３）入り口、第一の出口、第二の出口、及び複数の
   姿勢制御用出口を有する、発生ガス流を制御するための
   マルチポート式流量制御弁。 （１４）複数のガス発射口を含む姿勢制御装置。 （１５）ロケットの姿勢制御用のガス発射口と流量制御
   弁の姿勢制御出口、ガス発生器から流量制御弁までのガ
   ス流に対してガス発生器と出口、後段増速エンジンの点
   火と絞りに対するガス発生器から流量制御弁を通して後
   段エンジンと拡散器までのガス流に対して第一の出口と
   拡散器、ガス発生器の急速な圧力降下に起因するガス発
   生器からのガスの発散及びガス発生器粒の消火に対する
   第二の出口と流量制御弁の外部、を作動的に連結する分
   岐管。 （１６）流量制御弁を通るガス流が後段増速エンジンの
   作動中は閉塞されたままであり、かつ閉鎖される時は後
   段増速エンジンの燃焼が消火するように、全開から閉鎖
   まで可変流れ方向と可変作動面積を用意する流量制御弁
   。