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前提条件の整理

いきなり作らない理由と、製作の前に決めておくべき前提条件を整理する。

(更新:世界動向と試験地の制約を踏まえて何度か書き直しています。最新版が以下)


本プロジェクトの目的

最終的な目標は、数kgの物資を打ち上げられる小型ロケットを自作することです。

本ロードマップ(STEP0〜10)が扱う範囲は、その手前の液体ロケットエンジン単体の開発と、地上・水平・固定状態での燃焼試験までです。
機体への統合、飛翔系の設計、実際の打ち上げは、このロードマップの外で別フェーズとして扱います。

エンジン単体に持たせる機能:

  • 遠隔操作による点火
  • 短時間の安定燃焼
  • 推力調整(スロットル)
  • ジンバル機構による推力方向制御

エンジン単体の挙動と制御を理解することがこのフェーズの主眼で、現段階では飛行、鉛直噴射、高効率・高推力化は扱いません。


制御を 1 基目から積む方針

「まず燃やす」よりも「制御された推進系を理解すること」を優先し、1 基目から推力調整機構とジンバル機構を載せます。
(世界動向を踏まえてこの方針に至った経緯は 第 2 回 を参照)

ハードウェアは 1 基目から全部載せますが、燃焼試験では機能を一つずつ有効化していきます。
固定推力で点火確認 → 推力調整を有効化 → ジンバル有効化、の順で進めます。


成功条件

最優先は安全に点火・燃焼・停止できること。
そのうえで、推力増減とジンバル動作が確認でき、試験後に主要部品が再使用可能であること。

性能や燃焼時間よりも、「制御できている」「止められる」ことを重視します。


フェーズ戦略:まずコールドフローを通す

試験地として確保できているのは約 10m × 10m の私有地で、液体ロケットエンジンの燃焼試験を行うには狭すぎます。

そこで本プロジェクトの第一フェーズを、以下のように定義しています:

コールドフローテストまでを完璧にやり切る。
ホットファイア用の試験地はその間に確保する。

機構・配管・バルブシーケンス・緊急停止・計測系のほぼ全てを、実際の推進剤の代わりに水(燃料側)と窒素(酸化剤側)で検証できます。
エンジンの制御系と機構は、ホットファイアに入る前に完成させておきます。

「コールドフロー優先」は二重の方針を含みます。
ひとつは、試験地を確保する時間を稼ぐことです。ホットファイア用の試験地が決まるまで、燃やさない工程を先に進めておきます。
もうひとつは、燃やさなくてもできる検証を全部先に潰すことです。実際に燃やす段階に、分かっている問題を持ち込まないためです。

ホットファイアに必要な試験地は、別タスクとして並行調査中です。


技術的な前提

  • 推力 100N(約 10kgf)級
  • 燃焼室圧 20bar
  • 推進剤 エタノール / GOX(気体酸素)
  • 推進剤の供給 酸化剤はGOXボンベの自圧。燃料側をN₂で押す圧送式にするか、ポンプ式にするかは未定(後の記事で決める)
  • 冷却 無冷却ヒートシンク
  • 点火 電気スパーカー
  • 短時間燃焼(0.5 秒 → 段階的に最大 15 秒)
  • 構造的・機械的に「止まる」設計を優先

性能を追求するよりも、シンプルで挙動が分かりやすい構成を選択します。
酸化剤にLOX(液化酸素)ではなくGOX(気体酸素)を選んだのは、入手性と極低温取扱の回避の 2 点が決定的です。

100N という小推力は、加工性・推進剤消費量・事故時の被害規模のいずれの観点でも研究用として適切です。


参照する基準・前例

「ゼロから自己流」ではなく、以下の蓄積の上に立って判断します。


確定したこと

  • 長期目標:数kg級の物資を打ち上げられる小型ロケットの自作
  • 本ロードマップの範囲:エンジン単体の開発+地上・水平・固定での燃焼試験まで(機体統合・実打ち上げは範囲外)
  • 開発対象:液体ロケットエンジン単体
  • 試験姿勢:地上・水平・固定状態
  • 推力:100N(約 10kgf)級
  • 燃焼室圧:20bar
  • 推進剤:エタノール / GOX
  • 冷却:無冷却ヒートシンク
  • 点火:電気スパーカー
  • 燃焼時間:0.5 秒 → 段階的に最大 15 秒
  • 1 基目から搭載:ジンバル+推力調整
  • 第一フェーズの完成形:コールドフローテスト通過
  • 実験場所:私有地(コールドフローまで)
  • 加工:外注前提
  • 体制:2〜3 人

残課題

  • ホットファイア用の試験地の確保(コールドフロー期間中に並行調査)
  • 燃料側の給送方式(N₂で押す圧送式か、ポンプ式か)
  • 各サブシステムの設計詳細(次のSTEP以降で扱う)