液体燃料を推進剤として使用する形式のロケットエンジンである。推進剤の組み合わせで多様な用途に用いられる。燃焼方式にはガス発生器サイクルや二段燃焼サイクルやエキスパンダーサイクル等、複数の形式がある。
液体燃料ロケットエンジンの分類.
液体燃料ロケットエンジンは推進剤をエンジンに供給する方式によって、以下のように分類される。
ガス発生器サイクルのエンジン.
少量の推進剤を燃焼させてターボポンプを駆動する方式。
二段燃焼サイクルのエンジン.
ガス発生器サイクルと同様に推進剤を燃焼させてターボポンプを駆動し、燃焼ガスをメインの燃焼室へ戻す。推進剤の無駄が無いため熱効率を高くできる。
エキスパンダーサイクルのエンジン.
燃焼室の冷却に用いた燃料でターボポンプを駆動する。上段エンジンに適しており、再着火能力を備える物も多い。
エキスパンダーサイクルと同様に冷却に用いた燃料でターボポンプを駆動するが、ターボポンプを駆動した部分の水素ガスをノズル内に捨て燃焼には用いないという開いたエキスパンダーサイクル。
圧送式サイクルのエンジン.
ヘリウムガスや窒素ガス等でタンク内を加圧する事によって推進剤を燃焼室に送る。ターボポンプを使用する方式よりも構造が単純で信頼性が高い。構造上大規模なエンジンには適さない。
三液推進系.
三液推進系には複数の形式があり、三種類の推進剤を組み合わせる形式と飛行段階に応じて推進剤を切り替える形式がある。前者の場合リチウム/フッ素・水素を同時に燃焼させる方式があり、後者の場合は単段式宇宙輸送機への搭載を企図して低高度ではケロシン/液体酸素、高度が上昇すると液体水素/液体酸素の組み合わせに切り替える方法が模索される。低高度で密度の大きいケロシンを燃焼することで燃料タンクの小型化が可能になり高高度では比推力の大きい水素を燃焼する。
ポゴ振動.
燃料システムの共鳴振動周波数で発生すると振動は徐々に強まり機体を破壊する。
主な電気推進の採用例.
技術実証用のオーダーメイドものも多いが、イオンエンジンを中心に製品化されている。現在でも多くの研究がすすむ。
レジストジェット.
推進剤を電熱線やセラミックヒーター等で温めるだけなので、初期の人工衛星には多く搭載された。
イオンエンジン.
極めて高い比推力を発揮し、現在の商用衛星では標準的な装備となってきている。