ロケットエンジン試験:推進荷重、圧力、振動の評価

ロケットは、打ち上げ時に非常に高い応力を受けます。そこで、故障を防ぐために、ロケット部品、特にロケットエンジンは広範な試験と検査をクリアしなくてはなりません。例えば、ロケットエンジンにおいて燃焼不安定性が生じないようにする試験が不可欠です。また、液体推進剤を使用する場合には、供給機構の特性評価と最適化が欠かせません。このように、ロケット発射には、動的点火圧力を測定することなどが極めて重要になります。

推進荷重、動的圧力、振動の特性評価

ロケットエンジンの設計者が重視する一つは、固体燃料ロケットの場合の固体推進剤、または液体燃料ロケットの場合の燃料混合による燃料効率です。エンジンの推進荷重の評価によって、ノズル設計によりどのくらいの推進力を発生させることができるかを明確に理解することができます。そして、エンジニアは燃焼の比推力を計算し、点火、燃焼段階、停止段階など、ロケットエンジンが機能する各種段階での検証をすることができます。こうした検証には、6成分動力計が用いられます。

また、ロケットエンジン性能の信頼性を検証し、推進技術の開発を進めるためには、燃料の注入と混合、点火時間、燃焼に関する理解を深める必要があります。弊社の圧電式圧力センサと加速度センサは、燃焼室での超高温安定性を備えています。

技術特徴

ロケットエンジンの種類により、推進荷重の特性評価では高周波成分の動的測定が重要になります。荷重測定では、少なくとも1500~3000 Hzの固有振動数が必要となります。

圧電式荷重センサは、高負荷中のより小さい動的荷重変化を見ることができます。これにより、推進荷重の不安定性に起因する高負荷中のより小さい動的荷重変化を測定できます。

1成分および3成分荷重センサは、動力計として組み込むことができ、仕様要件に応じて、別の動力計の設計に際しても使用できる、優れた柔軟性を発揮します。

静的圧力モニタおよび特性評価

静的圧力モニタは、ロケットエンジン試験での最も重要な測定の1つであり、ロケットエンジンのテストベンチで行われます。これには、推進剤流量のモニタと制御だけでなく、燃焼室内の静的圧力のモニタも含まれます。液体燃料ロケットエンジンの推進剤の流量モニタと制御には、静的圧力センサが欠かせません。弊社のピエゾレジスティブ圧力センサが使用できます。

技術特徴

長期的な静的圧力測定には、圧電式圧力センサとは原理の異なる、周波数応答が0 Hzから2 kHzまでのピエゾレジスティブ圧力センサが必要になります。

圧力センサの設置状況に応じて、防爆認証が必要になることがあります。

ピエゾレジスティブ圧力センサは、オイル充填されたシリコンセンサ素子を利用しており、それによって0.1%/年の長期安定性を実現しています。

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Kistler Japan Co., Ltd.
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利点

最大750 Hz高周波域の荷重測定

高温用圧電式圧力センサにより最大700℃の燃焼室で直接変動圧を測定可能

極低温用圧電式圧力センサと加速度センサにより、推進燃料供給ラインの動的特性評価が実施可能 

ピエゾレジスティブ圧力センサにより、静的圧力の長期的な測定が実施可能 

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