ロケット推力計算ツールとは？
このツールは、古典的な「推力の方程式」を用いてロケットエンジンが生み出す推力を概算します。推力とはロケットを前方へ押し出す力のことで、その源は2つあります。1つは高速で噴き出す排気ガスの運動量、もう1つはノズル出口面積にかかる圧力差です。SI単位で正しい数値を入力すれば、化学ロケット、コールドガススラスタなど、あらゆる方式のエンジンに対応します。物理法則に基づく普遍的な計算なので、国や地域を問わずどこでも使えます。
使い方
推進剤の質量流量（\(\dot{m}\)）を kg/s、排気（出口）速度（\(v_e\)）を m/s、ノズル出口圧力（\(P_e\)）と周囲圧力（\(P_a\)）を パスカル（Pa）、ノズル出口面積（\(A_e\)）を m² で入力します。計算結果として、総推力をニュートン（N）とキロニュートン（kN）で表示し、さらに運動量推力と圧力推力に分けて示すので、それぞれがどれだけ寄与しているかを確認できます。
計算式の解説
方程式は $$F = \dot{m} \cdot v_e + \left( P_e - P_a \right) \cdot A_e$$ です。第1項の \(\dot{m} \cdot v_e\) は運動量推力で、毎秒排出される質量にその速度を掛けたものです。第2項の \(\left( P_e - P_a \right) \cdot A_e\) は圧力推力です。出口圧力が周囲圧力と等しいとき、ノズルは「完全膨張」の状態となり、圧力項はゼロになります。\(P_e\) が \(P_a\) より大きい場合（不足膨張）は推力を増やし、\(P_e\) が \(P_a\) より小さい場合（過膨張）は推力を減らします。
計算例
\(\dot{m} = 250\ \text{kg/s}\)、\(v_e = 2800\ \text{m/s}\)、\(P_e = 101{,}325\ \text{Pa}\)、\(P_a = 101{,}325\ \text{Pa}\)、\(A_e = 0.5\ \text{m}^2\) とします。運動量推力 $$250 \times 2800 = 700{,}000\ \text{N}$$ 圧力推力 $$\left( 101{,}325 - 101{,}325 \right) \times 0.5 = 0\ \text{N}$$ 総推力 = 700,000 N、すなわち 700 kN となります。
よくある質問
どの単位を使えばよいですか？ SI単位を使用してください。質量流量は kg/s、速度は m/s、圧力はパスカル（Pa）、面積は m² です。結果はニュートン（N）で表示されます。
有効排気速度とは何ですか？ 総推力を質量流量で割った値（\(F/\dot{m}\)）で、圧力項の寄与も含めて考慮した排気速度です。
圧力推力がマイナスになることはありますか？ はい。出口圧力が周囲圧力を下回る場合（過膨張ノズル）、圧力項は総推力を減少させます。
