(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体酸素のためのタンク（３０Ｂ）と、燃焼室（１２，１１２）を有するエンジン（１０，１１０）と、液体酸素を気化させるのに適したヒータ熱交換器（４６，１４６）とを含むロケットのための推進集成体（５，１０５）において、
前記推進集成体は、気化酸素回路（６０）を含み、該気化酸素回路（６０）は、第１動作モードでは該ヒータによって気化された酸素を専ら該燃焼室へ導くのに適しており、第２動作モードでは該ヒータによって気化された酸素を専ら該タンクへ導くのに適していることを特徴とする、推進集成体。
【請求項２】
前記エンジンに酸素を供給するための主管（５４）を有し、該主管は、該エンジンに液体酸素を供給するのを可能にするために前記タンク（３０Ｂ）を前記燃焼室に接続するのに適しており、前記気化酸素回路は弁手段（５６，６４）を含んでおり、該弁手段は、該燃焼室（１２，１１２）が、前記主管に液体酸素を供給するのを可能にするために該主管に選択的に接続されるか、又は該気化酸素回路に気化酸素を供給するのを可能にするために該気化酸素回路に選択的に接続されるのを可能にする、請求項１に記載の推進集成体。
【請求項３】
前記エンジンに酸素を供給するための主管（５４）を有し、該主管は、該エンジンに液体酸素を供給するのを可能にするために前記タンク（３０Ｂ）を前記燃焼室に接続するのに適しており、前記気化酸素回路が、該主管に配置された上流側及び下流側のタッピング点（Ｔ１，Ｔ２）の間の並列接続部として配置された回路部分（５８，６１，６３）を含んでいる、請求項１又は２に記載の推進集成体。
【請求項４】
前記エンジンが液体酸素弁（５６）を含み、該液体酸素弁が、前記下流側及び上流側のタッピング点の間の前記主管内に配置されており、主管が開閉されるのを可能にする、請求項３に記載の推進集成体。
【請求項５】
前記気化酸素回路が３ポート弁（６４）を含み、該３ポート弁は、前記ヒータ（４６）から来た気化酸素流を前記燃焼室（１２）又は前記タンク（３０Ｂ）へ導くのに適している、請求項１〜４のいずれか１項に記載の推進集成体。
【請求項６】
前記ヒータ（１４６）が、酸素とエンジンからの排ガスとの間で熱を交換するための熱交換器である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の推進集成体。
【請求項７】
前記ヒータ（１４６）が、前記燃焼室から、前記エンジンの放出ノズルから所定の距離を置いて配置されている、請求項６に記載の推進集成体。
【請求項８】
少なくとも１つのタービンを駆動するために該少なくとも１つのタービン内へ排ガスを注入するのに適した排ガス回路（１３８，１４０）を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の推進集成体。
【請求項９】
一次熱交換器（３６）を有する熱伝導流体流回路（３８，４０，４２）を含み、該一次熱交換器は、前記エンジンから来る排ガスからの熱エネルギーが熱伝導流体及び前記ヒータ（４６）へ送達されるのを可能にし、該ヒータは該熱伝導流体からの熱エネルギーが酸素へ送達されるのを可能にする二次熱交換器を形成する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の推進集成体。
【請求項１０】
前記一次熱交換器（４６）は、熱伝導流体を気化させるのに適しており、熱伝導流体流回路（３８，４０）は、気化された熱伝導流体が、少なくとも１つのタービンを駆動するために該少なくとも１つのタービン内へ注入されるのを可能にする、請求項９に記載の推進集成体。
【請求項１１】
前記熱伝導流体が前記エンジンによって消費される別の推進剤、例えば水素である、請求項９又は１０に記載の推進集成体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体酸素のためのタンクと、燃焼室を有するエンジンと、液体酸素を気化させるのに適したヒータ熱交換器とを含むロケットのための推進集成体に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンは通常、推力を発生させるように燃焼室からのガスがノズルを介して放出されるエンジンである。
【０００３】
一般に、このような推進集成体の場合、エンジンへ導かれる液体酸素が規則的な速度で流れることを保証するために、液体酸素タンクを加圧下で維持することが必要である。圧力はタンクの頂部のガス空間内にヘリウムを注入することによって、或いは、液体酸素を熱交換器内で気化させることにより得られた蒸気相の酸素を注入することによって維持される。
【０００４】
本発明は具体的には、推進集成体が装着されているロケットに、ロケットに付与し得る公称最大推力よりもかなり小さな加速度を付与するために、いわゆる「低推力（low-thrust）」動作モードにおいて必要とされる特定の推進集成体に関する。
【０００５】
このような推進集成体は一般に、下記飛行段階を実施するように設計されている。
【０００６】
第１エンジン作業段の実施中には、エンジンは、ロケットが軌道内で所定の位置及び速度に達するのを可能にするように、ロケットに所定の加速度を付与する。この加速度は一般に、推進集成体に「通常」動作モードで動作させることによってロケットに伝達される。この通常動作モードでは、エンジンは、エンジンがそれに対応して設計された公称最大推力を発生させる。
【０００７】
ロケットが軌道内で所望の位置及び速度に達したら、ロケットに搭載されて運搬された衛星又は他のペイロードが送達される。
【０００８】
第２エンジン作業段では、エンジンは、大気圏外の宇宙を散らかすことがないようにロケットを地球に戻すために役立つ。ロケットの地球へのこのような帰還中に、ロケットを（通常は海上の）所期ランディング・ゾーンへ案内することが必要である。
【０００９】
この帰還段の実施中には、ロケットの質量は、衛星を送達する前よりも著しく小さい。加えて重力は、ロケットを減速するのではなくむしろ加速する傾向がある。結果として、エンジンからの推力によってロケットを案内し得ること、そしてロケットが制御可能なままであることを保証するために、帰還段の実施中には、エンジンはロケットに、公称最大推力よりもかなり小さな加速度を付与することが必要である。
【００１０】
加えてロケットの飛行計画は、ロケットが第１軌道に加わった後、ロケットの軌道を変化させる目的で所定の軌道マヌーバを含むこともある。これらのマヌーバ実施中には、上記理由から、ロケットエンジンに必要とされる推力は公称最大推力よりもかなり小さい。
【００１１】
今までのところ、冒頭で述べた形式の推進集成体の場合、主に推進剤がエンジンに供給される速度を低減することによって低い推力を送達している。
【００１２】
それでもなお、推進剤の流量が極めて低くなると、燃焼室と、推進剤タンクを燃焼室に接続する推進剤供給回路との間に振動現象が出現し得ることが判っている。これらの振動現象は、エンジンからの推力を大幅に変動させる。このような変動はもちろん、帰還段実施中のロケットの案内にとって有害である。
【００１３】
特に当該推進剤が酸素であり、またエンジンがその公称最大推力動作モードにおいて、酸素を液相でインジェクタを介して燃焼室内へ注入するように構成されている場合、これらの振動現象を回避するために適用される改善策は、酸素をエンジン内へ液相ではなく蒸気相で注入することにある。このような手段は振動現象をかなり軽減することが判っている。
【００１４】
それでもなお、この結果を得るためには、エンジンに付加的なヒータを加えることによって酸素を気化させることが必要である。従ってこのような変更はロケットの付加的な重量、コスト、及び複雑さを招く。これは回避することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
（原文に記載なし）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
従って、本発明の目的は、冒頭で述べた形式の推進集成体であって、例えば重量、複雑さ、及び／又は価格などの点で、周知のタイプの推進集成体よりも良好な性能を有し、
・「通常」モード、すなわちエンジンが、これが装着されているロケットに公称最大推力を付与するモードで動作するのに適しており、
・「低推力」モード、すなわちエンジンが、公称最大推力よりもかなり小さな低推力をロケットに付与するモードで動作するのにも適しており、その一方で、
・推進集成体の推進剤供給回路に振動現象が出現することも回避する、という要件を満たす、推進集成体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この目的は、推進集成体が気化酸素回路を含み、この気化酸素回路は、第１動作モード（「低推力」動作モードと呼ぶ）ではヒータによって気化された酸素を専ら燃焼室へ導くのに適しており、そして第２動作モード（「高推力」動作モードと呼ぶ）では、この酸素を専らタンクへ導くのに適しているという事実によって、冒頭で述べた形式の推進集成体により達成される。
【発明の効果】
【００１８】
このように、推進集成体において、ヒータと呼ばれる単一の熱交換器が第一には低推力動作において、蒸気相の酸素をエンジンに供給するように酸素を気化させるために役立ち、そして第二には通常の高推力動作において、酸素タンク内の一定の圧力を維持するために役立つ。本発明はこのように、同じヒータを使用しながら、これら２つの機能が提供されるのを可能にし、ひいてはこれら２つの動作モードが実施されるのを可能にするので有利である。ヒータによって吸収されるエネルギーに関連して、エンジンは通常、酸素を気化させるためにヒータ内に使用されるエネルギーがエンジンからの排ガスから取り出されるように構成されている。「排ガス」という用語は本明細書中では、エンジンの燃焼室内で生成されたガスのいずれをも意味するために使用される。
【００１９】
ヒータによって気化された酸素は、ヒータを去ると、気化酸素回路によって分配される。
【００２０】
一実施例の場合、この回路は下記のように構成されている。すなわち、推進集成体は、エンジンに酸素を供給するための主管を有し、主管は、エンジンに液体酸素を供給するのを可能にするためにタンクを燃焼室に接続し、そして気化酸素回路は弁手段を含んでおり、弁手段は、燃焼室が、主管に液体酸素を供給するのを可能にするために前記主管に選択的に接続されるか、又は気化酸素回路に気化酸素を供給するのを可能にするために気化酸素回路に選択的に接続されるのを可能にする。
【００２１】
一実施例では、気化酸素回路が、気化された酸素をタンク又は燃焼室へ選択的に導くが、しかし同時に両方には導かないための弁手段を有している。低推力動作時には、酸素タンク内の一定の圧力を維持する必要はないことが判っている。
【００２２】
このように弁手段として、酸素回路は３ポート弁を含んでよい。３ポート弁は、前記ヒータから来た気化酸素流を燃焼室、又はタンクへ導くのに適している。
【００２３】
さらに、気化酸素回路は主管に配置された上流側及び下流側のタッピング点の間に並列に形成された回路部分を含んでいてよい。この実施例は、気化酸素回路内のタッピング点からそれぞれ上流側及び下流側に位置する主管の上流部分及び下流部分が、通常動作時には液体酸素を、そして低圧動作時には気化酸素を移動させるために使用されるのを可能にするので有利である。
【００２４】
気化酸素流を提供することと平行して、エンジンへの液体酸素の供給を調整するために種々の対策を採用することができる。一実施例では、エンジンは液体酸素弁を含み、液体酸素弁は、下流側及び上流側のタッピング点の間の主管内に配置されており、そして主管が開閉されるのを可能にする。液体酸素弁を閉じることによって、気化酸素だけがエンジン内に注入されるのを低推力動作モードにおいて保証することが可能になる。
【００２５】
本発明の推進集成体は種々のタイプのエンジンを有することができる。
【００２６】
推進集成体はこうしてタップオフ型エンジン、すなわち（熱形態及び／又は機械的形態を成す）エネルギーを所定のエンジン部分へ送達するために排ガスが取り入れられるエンジンに基づいていてよい。
【００２７】
一実施例では、ヒータは、酸素とエンジンからの排ガスとの間で熱を交換するための熱交換器である。ヒータは種々の場所に配置されていてよい。
【００２８】
第一に、ヒータは燃焼室の壁内及び／又はエンジンの放出ノズル内に少なくとも部分的に配置されていてよい。とはいうものの、ヒータは燃焼室及びエンジンの放出ノズルから所定の距離を置いて配置されてもよい。このような環境のもとで、推進集成体は、エンジンから排ガスを取り入れて、これをヒータへ搬送するための排ガス回路を有している。排ガス回路はまた、引き取られた排ガスが少なくとも１つのタービン内へ、このタービンを駆動するために注入されるのを可能にすると有利である。タービンは、エンジンに推進剤を供給するためのターボポンプ、例えば酸素・水素フィード・ターボポンプ内にあってよい。
【００２９】
引き取られた排ガスがタービンを駆動するために使用される場合、熱交換器は排ガス引き取り回路内の前記少なくとも１つのタービンから下流側に位置することが好ましい。
【００３０】
引き取られた排ガスが１つ又は２つ以上のタービンを作動させるために使用される場合、推進集成体は前記少なくとも１つのタービンのそれぞれ上流側及び下流側に位置する２つの排ガス回路点を互いに結合するバイパス管を含んでもよい。この場合バイパス管は、エンジンの動作モードに応じて１つ又は２つ以上の弁によって開閉することが可能でなければならない。すなわちバイパス管は、引き取られた排ガスによってタービンが駆動されるのを可能にするように閉じることが可能でなければならず、またバイパス管は、タービンの駆動を回避するように開いていることも可能でなければならない。
【００３１】
推進集成体はエキスパンダ型エンジン、すなわち熱伝導流体、具体的には推進剤（この例では水素）を取り入れ、これを気化させることにより、（熱形態及び／又は機械的形態を成す）エネルギーをエンジンの所定の部分へ送達するエンジンに基づいていてもよい。
【００３２】
このように推進集成体は、一次熱交換器を有する熱伝導流体流回路を含み、一次熱交換器は、排ガスからの熱エネルギーが熱伝導流体及びヒータへ送達されるのを可能にし、このヒータは熱伝導流体からの熱エネルギーが酸素へ送達されるのを可能にする二次熱交換器を形成する、中間熱伝導流体を使用することにより、ヒータ及び気化酸素回路の配置関係にフレキシビリティをもたらす。
【００３３】
熱伝導流体は、熱形態を成すエネルギーだけではなく機械的形態を成すエネルギーをも伝導するのに役立つ。
【００３４】
これを目的として、推進集成体において、一次熱交換器は、熱伝導流体を気化させるのに適しており、そして熱伝導流体流回路は、気化された熱伝導流体が、少なくとも１つのタービンを駆動するためにこのタービン内へ注入されるのを可能にする。熱伝導流体を気化させると、加圧下の流体が利用可能になるので有利であり、次いで、熱伝導流体へ送達されるエネルギーを、１つ又は２つ以上のタービンを介して回収することができる。タービンは具体的には、エンジンの推進剤供給回路内のターボポンプの部分であってよい。
【００３５】
熱伝導流体は、エンジンによって消費された別の推進剤、例えば水素であることが好ましい。
【００３６】
非制限的な例として挙げられた実施例の以下の詳細な説明を読めば、本発明を良く理解することができ、また本発明の利点が明らかになる。添付の図面を参照して説明を行う。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、エキスパンダ型エンジンを含む本発明の第１推進集成体を通常動作で示す線図である。
【図２】図２は、エキスパンダ型エンジンを含む本発明の第１推進集成体を低推力動作で示す線図である。
【図３】図３は、タップオフ・エンジンを含む本発明の第２推進集成体を通常動作で示す線図である。
【図４】図４は、タップオフ・エンジンを含む本発明の第２推進集成体を低推力動作で示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１を参照して、ロケット・エンジン１０を含む推進集成体５を以下に説明する。
【００３９】
推進集成体５は図示していない水素タンク（３０Ａ）と、酸素タンク３０Ｂと、ヒータ熱交換器４６と、流体分配回路３２と、エンジン１０とを含んでいる。
【００４０】
エンジン１０はいわゆる「エキスパンダ型」エンジンである。このようなエンジンの場合、燃料及び酸化剤が、ノズルを介して放出される前に燃焼室内で燃焼される。図示の例では、燃料は水素であり、酸化剤は酸素である。水素以外の燃料を本発明の関連において使用することもできる。
【００４１】
エンジン１０の機能部分は具体的には燃焼室１２と、発散コーンを有するノズル１６とを含んでいる。
【００４２】
流体分配回路３２は、エンジンにそれぞれ液体水素及び液体酸素を供給するための２つのエンジン供給回路１４Ａ及び１４Ｂと、下述する機能を発揮するための気化酸素回路とを有している。
【００４３】
２つの供給回路１４Ａ及び１４Ｂの上流部分は類似している。すなわちそれぞれの部分はブースタ・ポンプ（１８Ａ，１８Ｂ）と、フレキシブルなセグメント（２４Ａ，２４Ｂ）と、タンク（タンク３０Ａ，３０Ｂ）をそれぞれのターボポンプ（２０Ａ，２０Ｂ）に接続する供給管（２２Ａ，２２Ｂ）とを有している。
【００４４】
同様の実施例では、供給回路はブースタ・ポンプ１８Ａ及び１８Ｂなしに形成することができる。
【００４５】
２つのターボポンプ２０Ａ及び２０Ｂにはこうしてそれぞれ、タンク３０Ａ及び３０Ｂから供給回路１４Ａ及び１４Ｂの上流部分２を介して来る液体水素及び液体酸素が供給される。
【００４６】
ターボポンプ２０Ａ及び２０Ｂはそれぞれ水素のため、そして酸素のための周知のタイプのポンプである。それぞれのターボポンプは、タービン（タービン２８Ａ，２８Ｂ）と連携するポンプ（ポンプ２６Ａ，２６Ｂ）を含む。ポンプ２６Ａは２段ポンプであるのに対してポンプ２６Ｂは１段しか有していない。ポンプ２６Ａ及び２６Ｂは、それぞれタンク３０Ａ及び３０Ｂから水素及び酸素を送出するのに役立つ。これらのタンク内には、供給回路１４Ａ及び１４Ｂの下流部分を介してエンジン１０内へ水素及び酸素を注入するように、水素及び酸素が貯蔵されている。推進集成体の酸素タンク３０Ｂはこうして、供給回路１４Ｂを介して燃焼室１２へ液体酸素を供給する。
【００４７】
供給回路１４Ａ及び１４Ｂのそれぞれの構成を以下に詳しく説明する。
【００４８】
水素回路
ポンプ２６Ａは管３４を介して液体水素を熱交換器３６（一次熱交換器）へ送達する。熱交換器３６は、ノズル１６及び燃焼室１２の壁内に配置されている。
【００４９】
熱交換器３６では、水素がノズル１６及び燃焼室１２と接触した状態で流れる。熱の作用を受けて、水素は気化する。熱交換器３６の出口には、気化水素流が管３８を介してターボポンプ２０Ａのタービン２８Ａへ導かれる。タービン２８Ａを貫流する水素の圧力はポンプ２６Ａを駆動する。
【００５０】
気化水素はタービン２８Ａを去ると、管４０を介してタービン２８Ｂの進入オリフィスへ導かれる。タービン２８Ｂを貫流する水素の圧力はこの際にポンプ２６Ｂを駆動する。
【００５１】
気化水素はタービン２８Ｂを去ると、管４２、弁４４、及び熱交換器４６（二次熱交換器）を介してエンジン１０へ導かれる。次いで水素は燃焼室１２内へ注入される。従って、エンジンに水素を供給するための回路１４Ａは管３４と、熱交換器３６と、管３８，４０及び４２とを連続して含んでいる。
【００５２】
加えて、弁５２を有するバイパス管５０が管３８を、管４２に設けられたタッピング点に接続する。このタッピング点は弁４４とヒータ４６との間に配置されている。さらに、タービン２８Ａ及び２８Ｂがバイパスされるのを可能にするために、回路３２は、それぞれの弁７０及び７２を備えたバイパス管６６及び６８を有している。これらの管はそれぞれ、タービン２８Ａ及び２８Ｂの進入・送達オリフィスに相互接続する。管５０，６６及び６８、並びに５２，７０及び７２の目的を以下に詳述する。
【００５３】
酸素回路
ポンプ２６Ｂは液体酸素を「主」管５４内へ送達する。主管には、ストップ弁５６が配置されている。酸素は管５４を介してエンジン１０へ取り入れられる。この場所で酸素は燃焼室１２内へ注入される。
【００５４】
気化酸素回路
流体分布回路３２はまた気化酸素回路を有している。気化酸素回路は、液体酸素を取り入れてヒータ４６に送達する回路である。ヒータにおいて、選択された動作モードに応じて燃焼室１２へ又は酸素タンク３０Ｂへ取り入れられる前に液体酸素を気化させる。
【００５５】
気化酸素回路のサイズを最小化するために、気化酸素回路は、主管の２つのタッピング点の間に配置された並列回路として形成されることが好ましい。このようにして気化酸素回路６０が形成される。気化酸素回路６０は、主管５４上のタッピング点Ｔ１にタップされた上流側の並列な管５８を有している。管５４から取り入れられた液体酸素は管５８によってヒータ４６へ送達される。ヒータにおいて液体酸素は気化される。
【００５６】
ヒータ４６は下記のように動作する。（エンジン１０からの排ガスによって水素が熱交換器３６内で気化され加熱されるので）比較的高温である気化水素がヒータ４６を貫流する。この水素流は酸素タンク３０Ｂから来たより低温の酸素と接触する。ヒータ４６は管５８から来た酸素流を加熱し、そしてこれを気化させる。
【００５７】
気化形態を成す酸素は、管６１を介してヒータ４６を去り、そしてヒータ出口弁（ＨＯＶ）と呼ばれる３ポート弁６４内に注入される。弁６４は管６２を介してタンク３０Ｂの頂部のガス空間へ、又は管６３を介して酸素注入管５４、ひいてはエンジン１０へ気化酸素流を導くのに役立つ。管６３はタッピング点（下流側タッピング点）Ｔ２で管５４に開口する。管５４のストップ弁５６はタッピング点Ｔ２から上流側に位置している。
【００５８】
推進集成体５の動作
図１は通常の高推力モードで動作するエンジンの動作を示しており、そして図２は「低推力」モードで動作するエンジンを示している。
【００５９】
通常の動作条件下では、弁６４は、ヒータ４６を去った気化酸素が、管６２を介してタンク３０Ｂ内のガス空間へ導かれるように位置決めされている。タンク３０Ｂ内へ蒸気相の酸素を注入することは、タンク内に存在する圧力を制御し、ひいては酸素のエンジン１０への供給を安定化するのに役立つ。管６３内の流量はこの場合ゼロである。弁５６は、液体酸素をエンジン１０に供給できるように開いており、弁４４は、液体水素をエンジン１０に供給できるように開いている。弁５２は閉じられており、管５０，６６及び６８内の流量はゼロである。従って熱交換器３６を去った気化水素は、管４２を介してエンジン１０内へ注入される前に、タービン２８Ａ及び２８Ｂを介して移動する。従って、気化水素の圧力はタービン２８Ａ及び２８Ｂを駆動し、ひいてはポンプ２６Ａ及び２６Ｂを駆動する。この段の実施中に、それぞれタービン２８Ａ及び２８Ｂをバイパスするのを可能にする弁７０及び７２の位置を制御することによって、これらのタービンを通る流量を管理することにより、エンジンの動作を調節してこれが提供する推力を調整する。
【００６０】
対照的に、「低推力」条件下では、ヒータ４６を去った気化酸素が管６３を介して管５４へ、それも管５４だけへ導かれるように、弁６４は位置決めされている。従って、エンジン１０には気化酸素が、それも気化酸素だけが供給される。それというのも同時に主管５４内の上側弁５６が閉じられるからである。
【００６１】
さらに、この動作モードでは、ターボポンプ２０Ａ及び２０Ｂを駆動する必要はない。ポンプ２６Ａ及び２６Ｂは専らタンクから来た流体圧力の作用を受けて作動される。従って、これらのポンプは比較的低い、しかし低推力動作には充分な速度で送達する。
【００６２】
この動作モードでは、弁４４は閉じられている。これは、タービン２８Ａ及び２８Ｂには水素が供給されないことを意味する。管５０内の弁５２は開いており、従って熱交換器３６を去った気化水素は、管５０を介して管３２に加わる（流量は管３８及び４０内でゼロのままである）。こうして管４２内に注入された気化水素は熱交換器４６内に導入される。気化水素はその熱のいくらかを、熱交換器を貫流する酸素に伝導し、これにより熱交換器４６を貫流する酸素を気化させる。
【００６３】
同時に、管５４の弁５６が閉じられる。従って、気化酸素回路内を流れる酸素だけが管５８，６１及び６３を介して、そして管５４の下流セグメントを介してエンジン１０内に注入される。結果として、気化酸素だけがエンジン１０内に注入される。
【００６４】
エンジン１０に蒸気相の酸素を供給することは、酸素流がまだ、これが調整され安定化され得るのに充分な体積流を有し、それにもかかわらず極めて低い質量流を示し、ひいてはエンジンの出力が充分に低減されるのを可能にする点で有利である。従って、公称出力の７５％未満の出力レベルでエンジン１０を作動させることができる。
【００６５】
エンジン１０において、酸素は予め気化された水素によって気化される。水素は蒸気相で利用可能である。なぜならばこのエンジンはエキスパンダ型であり、蒸気相の水素を供給されるように設計されているからである。このエンジンにおいて、水素を分配して気化するための回路（管３４及び３８、並びに熱交換器３６及び４６）は、熱伝導流体流のための回路を構成し、水素は熱伝導流体として作用する。この回路は、排ガスからの熱エネルギーが水素へ伝導され、次いで水素によって酸素へ伝導されるのを可能にする。
【００６６】
特にエキスパンダ型ではなく例えばタップオフ型のエンジンを有する推進集成体の場合、熱を酸素に加えることによって、熱伝導流体を使用することなしに酸素を気化させることもできる。このようなエンジンの場合、排ガスの一部を引き取ることによって、エンジンの種々の部材に熱を送達する。
【００６７】
一例として、図３及び４を参照しながら本発明の推進集成体１０５を以下に説明する。反対のことを指定しない限り、推進集成体１０５は推進集成体５と同一である。従って、推進集成体５とは異なる推進集成体１０５の特徴に関してのみ説明する。さらに、同一又は類似のエレメントには、本発明の両実施例において同じ符号を与える。
【００６８】
推進集成体５と同様に、推進集成体１０５も図示していない水素タンク（３０Ａ）と、酸素タンク３０Ｂと、ヒータ１４６と、流体分配回路１３２と、エンジン１１０とを含んでいる。
【００６９】
水素タンク及び酸素タンク３０Ａ及び３０Ｂ、並びに供給回路１４Ａ及び１４Ｂの上流部分は推進集成体１０５及び推進集成体５において同一である。
【００７０】
水素回路
ポンプ２６Ａは管３４を介して熱交換器１３６へ液体水素を送達する。熱交換器１３６を去る気化水素流が管３８を介してタービン２８Ａへ導かれる（集成体５）のでなく、エンジン１０の燃焼室１２内に直接に注入されることを除けば、熱交換器１３６は熱交換器３６と同一である。
【００７１】
排ガス回路
集成体１０５はまた排ガス回路を有している。この回路は１つ又は２つ以上の上流側の引き取りオリフィス１０１を含んでいる。引き取りオリフィスは、排ガスの一部が燃焼室１２から取り出されるのを可能にする（排ガスはノズル１６からも同様に良好に取り出すことができる）。引き取られたガスは、弁１７０を含む管１３８を介してタービン２８Ａに渡される。このタービンの出口で、管１４０は排ガスをタービン２８Ｂへ運ぶ。排ガス回路はこのように、タービン２８Ａ及び２８Ｂ、ひいてはポンプ２０Ａ及び２０Ｂを駆動するように役立つ。タービン２８Ｂの出口では、排ガスは管１１５によって外部排ガス・オリフィス１１６へ運ばれる。
【００７２】
ヒータ１４６は管１１５に介在している。ヒータ４６と同様に、ヒータ１４６はそれを通る液体水素を気化させるのに役立つものの、ヒータ１４６は、管１１５内を流れる排ガスから熱を取り入れ、気化水素からは取り入れない。
【００７３】
弁１５２を有するバイパス管１５０が、管１１５に設けられたタッピング点Ｔ３に管１３８を接続するのに役立つ。タッピング点Ｔ３はヒータ４６よりも上流側に配置されている。管１５０及び弁１５２の動作を下に詳述する。
【００７４】
酸素回路及び気化酸素回路
ヒータ４６（酸素／水素）の代わりにヒータ１４６（酸素／排ガス）が設けられていることを除けば、これらの回路は推進集成体５のものとほぼ同一である。
【００７５】
推進集成体１０５の動作は推進集成体５の動作と概ね同じである。
【００７６】
主な違いは、通常動作において、タービン２８Ａ及び２８Ｂが排ガス回路内を流れる排ガスの圧力によって駆動され、熱交換器３６によって気化された水素の圧力によって駆動されるのではないことである（気化水素はエンジン１０内へ直接に注入される）。同じ排ガスは酸素を気化し、ひいては酸素タンク３０Ｂ内の一定の圧力を保証するのにも役立つので有利である。
【００７７】
低推力動作に際しては、酸素は排ガス回路の排ガスによって同様に気化される。とはいうもののこの動作モードでは、排ガスはタービン２８Ａ及び２８Ｂを駆動するためには使用されない。弁１５２は開いているのに対して、弁１７０は閉じている。結果として管１３８及び１４０は、排ガスにタービン２８Ａ及び２８Ｂを貫流させることはもはやない。排ガスは燃焼室１２内の排ガス引き取りオリフィスから管１５０を介して直接に管１１５のタッピング点Ｔ３へ流れる。このように、オリフィス１１６を介して放出される前に、排ガスは酸素を気化する機能を発揮し、これによりエンジン１１０に気化酸素を供給するのを可能にする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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