ロールス・ロイス RZ2

ロールス・ロイス RZ2

ロールス・ロイス RZ2エンジンは、イギリスが開発した中距離弾道ミサイルであるブルー・ストリークの推進システムとして設計されました。
このエンジンは、液体酸素を酸化剤、ケロシンを燃料とする液体燃料ロケットエンジンです。

開発背景とバリエーション

RZ2の開発は、先行するロールス・ロイス RZ1エンジンの経験に基づいています。RZ1自体は、アメリカのロケットダイン社が開発したS3Dエンジンの技術を基に、ロールス・ロイスが自社での開発を進める過程で生まれたものです。
RZ2エンジンには、異なる推力を持つ2種類の主要なバリエーションが存在しました。最初のタイプは静止推力137,000 lbf (約610 kN)を発揮し、後に改良されたタイプ（ロケットの第1段に搭載されたものと推定される）は推力150,000 lbf (約670 kN)を達成しました。ブルー・ストリーク・ミサイルの第1段にはRZ2エンジンが2基搭載されていました。

特徴的な構造と機能

RZ2エンジンの最も注目すべき特徴の一つは、飛行中にエンジンの推力方向を最大7度まで変更できる推力偏向機能を有していたことです。これは、当時のロケットエンジンとしては革新的な技術であり、ミサイルの誘導・姿勢制御に重要な役割を果たしました。

燃焼室の構造も特徴的です。排気ノズルに至る燃焼室は、ニッケル製の細管を多数ロウ付けして形成されており、これらの管の内部を下方向へケロシンが流れることで、燃焼室壁面を冷却する再生冷却方式が採用されていました。地上での燃焼試験後には、これらの管内部が詳細に検査されました。燃焼室の底部開口部（直径約1.8メートル）は問題ありませんでしたが、燃焼室のスロート部（最も狭い部分）は短く、設計よりも狭すぎることが判明しました。また、燃焼後には燃焼室内部に煤が付着するため、検査は困難を伴い、管に小さな穴が開いていないかなど、細心の注意を払って実施されました。

燃焼室上部に位置するインジェクタープレート（噴射板）は同心円状の配置となっており、液体酸素とケロシンが相互に衝突するように噴射されます。最も外側の環状噴射器からはケロシンが噴射され、燃焼室の壁面を冷却する役割も兼ねています。推進剤の供給圧力は、液体酸素が約720 psi (約5.0 MPa)、ケロシンが約450 psi (約3.1 MPa)でした。

作動シーケンス

RZ2エンジンの起動手順は、以下の段階を経て進行します：

発射10秒前: 推進剤タンクの加圧が開始されます。
発射7.5秒前: 燃料と酸化剤がガス発生器に送られ、そこで生成されたガスによってターボポンプ駆動用のタービンが回転を開始するためのブレード弁が開きます。これらのタービンは非常に短時間で高速回転に達し、約32ミリ秒で0から30,000 rpmに加速します。タービンは減速比6対1のギアボックスを介して、推進剤ポンプを駆動します。
発射4秒前: 主燃焼室への推進剤供給が開始され、エンジンが点火されます。
発射2.5秒前: エンジン推力が最大（全開）に到達します。
* 発射0秒: ミサイルが発射台から離昇します。

ブルー・ストリーク・ミサイルの離昇には、発射台周辺の機器を清掃するために必要な推力として、約1.3 Gの加速度を生み出すことが求められました。ミサイルは自動操縦システムによって、長手方向に回転しながら上昇することで、姿勢を安定させました。

RZ2 Mk 3エンジンの推力は離陸時約150,000 lbf (約670 kN)であり、ブルー・ストリークの第1段に搭載された合計2基のエンジンによる総推力は、離陸時におよそ230,000 lbf (約1,000,000 N)に達しました。

ただし、自動操縦システムの性能には限界があり、特に推力偏向を使用した場合に機体へかかる横方向の力や、それに伴う機体の剛性低下が、ミサイルの総重量を制限する要因となりました。推力偏向は、約3,000 psi (約21 MPa)の高圧油圧システムによって精密に制御されました。

燃焼室出口における動的な圧力は、おおよそ6 psi (約41 kPa)程度でした。

現存する展示機

ロールス・ロイス RZ2エンジンは、歴史的なロケット技術を示す遺産として、いくつかの場所でブルー・ストリーク・ミサイル本体や他のコンポーネントと共に展示されています。主な展示場所には、レスターにある国立宇宙センター（イギリス）、Armaghプラネタリウム（北アイルランド）、ベルギーのReduにあるユーロスペースセンター、そしてケンブリッジシャーにあるダックスフォード帝国戦争博物館（イギリス）などがあります。

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