技　　術　　開　　発　　１

　基　礎　−　動力システム ・ エンジン ・ 推進システム　−　確　立
　
外燃機関　
　
　蒸気機関　　　　　　　　　ボイラ− を 使って 水 を 沸騰 させ 蒸気 を 作り その 圧力 で　
　　　　　　　　　　　　　　　　　�@ エンジン内 の ピストン を 作動　�A タ−ビン を 回転　
　スタ−リングエンジン　　シリンダ−内 の 空気 や ガス を 加熱 ・ 冷却 して 温度差 から　
　　　　　　　　　　　　　　　　　回転エネルギ− を 抽出 ・・・ カルノ−サイクル ＝ 最高 の 熱効率　
　　　　　　　　　　　　　　　　　を 生む 仮想機関 に 近いとされ 幻 の エンジン と 言われる　
　　　　　　　　　　　　　　　　　世界 の 潜水艦 で 採用　日本 の 潜水艦 あさしお 退役後 現在　
　　　　　　　　　　　　　　　　　この エンジン を 試験中 ・・・ 次期搭載 も　
　原子力エンジン　　　　　原子の安定 ・ 不安定 ＝ 安定性 の 差 ＝ ポテンシャルエネルギ−　
　　　　　　　　　　　　　　　　　を 熱エネルギ− として 抽出　原子炉 を 使う為 危険性 が 高い　
　対消滅エンジン　　　　　粒子 と 反粒子 の 衝突エネルギ− ・・・ 同上 高度 な 技術　

内燃機関　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　燃える物質　+　 酸素　
　　　物 が 燃える ＝ 燃 焼 ⇒ 燃える物質 に 酸素 が 結びつき 化合 ＝ 酸化 する 科学反応 を　
　　　激しく 起こす 事 を 燃焼 と 言い 物質 が 無くなる まで 熱 や 光 を 出し続けます　
　
　ガソリンエンジン　　　ガソリン と 空気 の 混合気 を シリンダ− に 投入し ピストン で 圧縮時 に　
　　　点火 ⇒ 爆発 ⇒ 膨張 ＝ ピストン の 連続 上下運動 ・・・ 開発者名 を 付けた オット−サイクル　
　　　と 呼ばれる 火花点火式エンジン で 自然吸気 と 過給器 の コンプレッサ− で 空気 を 圧縮 する　
　　　タ−ボチャ−ジャ− も あり 三元触媒 で 炭化水素 ・ 窒素酸化物 ・ 一酸化炭素 を 浄化 できる　
　　　　　　　　　レシプロエンジン　　　　　ロ−タリ−エンジン　
　ディ−ゼルエンジン　圧縮 して 高温 になった 空気 に 燃料 を 加え 自然 に 発火 させる　
　　　燃料 の 引火点 では ガソリン -40度 に対し 軽油 40度 原油 70度 と 高く 安全　
　　　ガソリンエンジン では 回転数減少時 に 強力な ノッキング現象 が 起こり 停止 したりするが　
　　　ディ−ゼルエンジン は ディ−ゼルノック と 呼ばれる 小さな 振動 と 常時騒音発生　
　　　そして 常時振動 が 続く事 で エンジン を 守る為 機関 が 大きく なり過ぎる 点 を 除けば
　　　圧縮比 を 20 〜 30倍 に 高く 設定 でき タ−ボチャ−ジャ− とも 相性 が 良く 熱効率 も 良い　
　　　のですが 熱効率向上 の 圧縮比増加 も 機関大型化 の 要因 です　
　　　三元触媒 が 機能不足 で 黒煙 ・ 炭化水素 ・ 窒素酸化物 ・ 一酸化炭素 が 放出 されます　
　　　触媒無し では 炭化水素 や 一酸化炭素 は 熱効率 からも ガソリンエンジン 以下 です　
　水素燃料エンジン　水素 は 炭素 を 含まない ので 水しか 排出 しない 無公害 エンジン ですが　
　　　大気中 の 窒素 のため 窒素酸化物 は 発生 するが どの エンジン より 少ないのです　
　　　究極 の エンジン でも 水素 の 特性 に 難 が あるのです ・・・ 水素 は 全ての ガス中 最 も　
　　　密度 が 低く 圧縮 したり 水素吸蔵合金 に 蓄えたり しますが 安全性 が 低く 危険で 21世紀　
　　　に入り 今後 の 技術開発 が 急がれます　
　ガスタ−ビンエンジン　　　　　　始動時間 が 短く 冷却水 も 不要 だが 大きい　
　　　パルスジェットエンジン　第二次大戦中 の ドイツ V 1 飛行爆弾 ＝ 巡航ミサイル で 使用　
　　　　吸気 と 排気 の 際 高速 で 前方 の シャッタ− を 開け 閉め する　
　　　タ−ボプロップエンジン　タ−ボジェット と 同じ 構造 だが 推力 を プロペラ の 動力 に 送る　
　　　　後方排気 で 飛行する タイプ の 大型エンジン が 乗せられない 小型機体 で 運用　
　　　　通常 の 大型ジェット機 の 半分 の マッハ 0.5 程 だが 燃費 は 格段 に 良い　
　　　タ−ボジェットエンジン　コンプレッサ− ＝ タ−ビン による 空気 の 圧縮 で 得られた
　　　　高エネルギ− を 後方 から 噴射 して 飛行 します ・・・ 初期 の ジェット機　
　　　タ−ボファンエンジン　前方 に もう一つ ファン をつけ タ−ビン とは 別 に 推進力 を 得て　
　　　　追加 後方排気型 の 大型ジェット機 の 大出力 ＝ 大推力 を 支える 大型エンジン で 使用
　　　　される ・・・ タ−ビン の 圧縮量 にも 限界 が 有り 燃焼 に 使われないで 残った 空気 を　
　　　　ファン で 加速 して 放出 する事 で 推力 ・ 燃費 が 向上します　
　　　タ−ボシャフトエンジン　コンプレッサ−用 の タ−ビン と 別 の フリ−タ−ビン を 付け 出力 を　
　　　　ヘリコプタ− の ロ−タ−回転 とする ・・・ 赤外線誘導ミサイル対策 としての 排気温度管理　
　　　ラムジェットエンジン　超音速状態 の 機体 で 超音速 の 空気流 を インテ−ク で 減速 させ　
　　　　亜音速状態 まで 下げた 状態 で 燃料 を 加えて 燃焼 ・・・ ミサイル　
　　　タ−ボラムジェットエンジン　飛行速度 に 合わせ タ−ボジェット と ラムエンジン を 切り替える　
　　　スクラムジェットエンジン　ラムジェットエンジン と 同構造 だが マッハ5 以上 の 超音速 で　
　　　　空気流速 を インテ−ク を 使い 超音速内 で 低下 させ 燃料 を 投入　
　　　コア分離型タ−ボエンジン　JAXA が 開発中 の 新型ジェットエンジン　
　　　　タ−ボファンエンジン の 一種 で 圧縮機 ・ 燃焼機 ・ タ−ビン を 搭載 した コアエンジン と　
　　　　クラスタファン を 別々 に 装備 し 複数 の コア で 複数 の ファン を 作動 させ 圧縮空気 の　
　　　　供給先 を 変更 する事 が 出来 色々な 可能性 を 秘めた エンジン と なります　
　　アフタ−バ−ナ−　エネルギ−出力 が 取り出され ジェットエンジン内 から 排出 されようとする　
　　　　高温 の 排気 に 更 に 燃料 を 投入 ・・・ 再燃焼装置 を 燃焼室 後方 に 設置 し 加速 や　
　　　　超音速飛行 の 決め手 として 軍用戦闘機 などに 装着 されるが 燃費 は 最悪 となります　
　ロケットエンジン　容器内 に 充填 した 物質 そのもの を 後方 から 噴射　
　　　　真空 でも 推進 出来る為 宇宙空間 での 推進力 として 利用 されています　
　
　真空 の 宇宙空間 では 酸素 が 無く 物質 を 燃焼させる事 が 出来ない為 酸素 は 超低温 の　
　液体酸素 として 地上 から 持ち込み 燃料 に 混ぜて 噴射 しています
　
　化学ロケット　運動量保存 の 法則 からも 高温 の 物質 が 有利 である為 通常 では 高温 の　
　　　　　　ガス を 噴射 ： 推進剤 ＝ 燃料 と 酸化剤 の 化学反応 で 生ずる 熱エネルギ− を 噴射　
　
　　固体ロケット　　　　　初期 の 火薬 から 発展して 合成ブチルゴム と 過マンガン酸カリウム の　
　　　　　　　　　　　　　　　混合物 を 使用 ・ 管理 が 簡単 で 安く 安全 で 簡単 に 高出力 を 得られる　
　　　　　　　　　　　　　　　が 効率 も 悪く 推力 の 制御 が 難しく 補助推力 としての 利用 となりました　
　　液体ロケット　　　　　液化水素 等 を 使用し 構造 が 複雑 で 製作 も 維持 も 難いが 再点火 等
　　　　　　　　　　　　　　　細かい ミッション が 可能 な為 現在 の 主流 と なっています　
　　ハイブリッドロケット　固体燃料 と 液体酸化剤 を 使う 化学ロケット　
　　電気ロケット　　　　　イオン化 された 推進剤 に 電圧 を かけて 噴射 ・・・ 人工衛星　
　　原子力ロケット　　　 宇宙空間 での 核爆発 の 禁止 を 決めた 国際条約 から 実用不可能　
　　　　　　　　　　　　　　　　　�@ 原子炉 で 推進剤 を 燃焼　�A 後方 で 核爆弾 を 爆発 させる　
　　 地球上 では 重力 が 大きく ロケット の 運ぶ 最大の物 は 自らを 宇宙 まで 運ぶ 燃料 で　
　　重力 の 少ない 軌道上 に 基地を作り そこから 打ち上げる と言う 軌道エレベ−タ− も 模索

ロケットエンジン 開発史　
　西暦 1000年 頃 中国 で ロケット花火 を 武器 として 使用　
　コンスタンチン・ツィオルコフスキ−　　宇宙旅行 の 父　
　　　 ロケット で 宇宙 に 行ける事 を 計算 で 確認 し 構造 を 液体ロケット とする事 を 考案　
　1926年　ロバ−ト・ハッチンス　近代ロケット の 父　が 液体ロケット を 初発射　
　1927年　ドイツ で 宇宙旅行協会創設 後 ロケット実験開始　
　　協会 が 開発した ロケット を 兵器 に 転用 する事を 思い立った ドイツ軍 の 開発責任者　
　　ヴァルタ−・ドルンベルガ−大尉 が 会員 の 主導的立場 の ヴェルナ−・フォン・ブラウン　
　　を 軍に 召き その流れで 他の 多くの 技術者 も ドイツ軍 に 入隊　
　1934年　ウェルナ−・フォン・ブラウン が 指揮して 軍事用 に エタノ−ル と 液体酸素 を 推進力　
　　とする A2 ロケット を 開発 その後　A3 〜 A4　と 進化し 射程距離 170km　到達高度 80km　
　　搭載重量 1トン となり 1942年 10月3日　人類史上 初めて 宇宙空間 まで 到達 しました　
　1943年　A4 を 生産開始　ゲッペルス が 宣伝 ・・・ 報復兵器 2号 ・・・ V 2号　
　　ブラウン は 移動式 を 薦めたが アドルフ・ヒットラ− は 要塞からの 発射 を 命令　
　　レジスタンス によって 伝えられた 情報 に 連合軍 の 執拗 な 空爆 が 始まり 全ての 基地　
　　が 壊滅し ブラウン の 移動式 に 変更 大型トラクタ− で 牽引されて 至る所 から 発射可能 に　
　1944年 9月8日　ドイツ軍 から 開放 されたばかり の フランス の パリ と イギリス の ロンドン　
　　に 向けて 発射 ・ 総数 ： フランス 100機　イギリス 1500機　ベルギ− 1700機　オランダ 19機　
　　V 2 を 4機 作るのに 爆撃機 1機 と言う 高いコスト と 低い精度 の 誘導システム でしたが　
　　超音速 で 飛来する V2 ロケット には 当時 迎撃できず 多大 な 悲劇 を 生んだのでした　

　ドイツ が 降伏した 第二次世界大戦 末期 には 米 ・ ソ による 技術者 の 獲得競争 が 始まり　
　先駆けた アメリカ は ペ−パ−クリップ作戦 として V2 ロケット を 貨車 300台分 と　
　ウェルナ−・フォン・ブラウン や ヴァルタ−・ドルンベルガ−将軍 を始め 126人 の 主要 な 技術者　
　を アメリカ本国 に 移送 ・・・ その後 の 数年間 は 未使用 の V 2 で 実験 を 繰り返し 1949年　
　改良した 2段式 バンパ− は 世界最高高度 400km を 達成し ウェルナ−・フォン・ブラウン は　
　その後 の アメリカ の 宇宙開発 を 指揮 していきました　
　一方 ソビエト も 250人 の 若い 技術者 と V 2 を 本国 へ 移送 し 色々 な 新型機 を 生み出した　
　が ドイツ人技術者 には 研究 のみで 生産 は 行われず ソビエト の 技術者 は ドイツ の 技術者　
　を まねて 経験 を 積むと ドイツ の 技術者 は 1950年代 ドイツ へ 強制帰国 させられました　
　V 2 の コピ−機 から 始まり スカッドミサイル そして 新しい 次元 へ ・・・　
　イギリス も V 2 を 数機 捕獲　バックファイア−作戦 として 試射 し 貴重 な デ−タ を 収集　

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