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黒色火薬ロケットモーターは、黒色火薬を用いて模型ロケットを推進させる。黒色火薬ロケットの推進剤は、木炭、硫黄、硝酸カリウムから構成される。
黒色火薬ロケットモーターは、13世紀初頭に中国で原始的な形で開発され、その後長年にわたって改良が加えられ、様々な用途が生み出されてきた。武器や監視装置としてだけでなく、娯楽用としても利用されてきた。
黒色火薬ロケットモーターは、爆発の危険性や効率の低下を防ぐため、小型サイズのみで製造されています。黒色火薬ロケットは、1/8 AからFまでのクラスで製造されています。大型の模型ロケットモーターには、過塩素酸アンモニウム複合推進剤、または硝酸アンモニウムを含むその他の複合燃料が使用されます。
ロケットに使用される黒色火薬は、火器に使用されるよりも先に存在していた。[ 1 ] 1045年までに、中国人は黒色火薬を製造していた。[ 2 ] 13世紀初頭、中国人は黒色火薬を使用して推進装置を製造した。黒色火薬は以前は娯楽目的のみに使用されていた。軍事兵器にロケットが使用された最初の記録は1232年である。[ 1 ]中国の「火の矢」は、一種のカタパルト発射装置から発射された。黒色火薬は片端に穴が開いた密閉された管に詰められ、長い棒が基本的な安定性と誘導システムとして機能した。
しかし、黒色火薬は比推力が非常に低かった。ロケット設計の改良はその後数百年にわたって行われた。1591年、ベルギー人のジャン・ビーヴィーは多段式ロケットの重要なアイデアを説明し、スケッチした。1600年までに、ロケットはヨーロッパ各地で騎兵隊に対して使用されるようになった。1688年までに、120ポンドを超えるロケットが製造され、ドイツで発射に成功した。これらのドイツのロケットは、16ポンドの弾頭を搭載し、リネンで補強された木製の火薬ケースを使用していた。
黒色火薬ロケットは、鉄製の殻と高圧燃焼の導入により、性能が新たなレベルに達した。これは、ティプー・スルタンの技術者によってインドで開発されたものである。射程が1キロメートルのロケット推進式手榴弾と焼夷弾は、英マイソール戦争中にイギリスの侵略者を驚かせた。[ 3 ]これらの兵器に感銘を受けたロンドンの弁護士、サー・ウィリアム・コングリーブは、ロケットの改良という課題に魅了された。[ 4 ]彼は推進剤とケース設計の実験を行った。この問題に対する彼の体系的なアプローチにより、射程、誘導（安定化）、焼夷能力が向上した。イギリス軍は、ナポレオン戦争中にコングリーブの新しいロケットを大いに活用した。
1939年、カリフォルニア工科大学の研究者たちは、航空機の離陸を補助する高性能固体ロケットモーターの開発を目指し、黒色火薬と一般的な道路用アスファルトを組み合わせて、最初の真の複合モーターを製造した。これが真の複合モーターの誕生であり、主要なロケット用途における黒色火薬の使用の終焉を告げるものとなった。[ 1 ]これはまた、ジェット推進研究所の始まりであり、その名称の由来でもある。[ 5 ]
黒色火薬ロケット推進剤は、昔ながらの火薬と組成が非常によく似ています。主な違いは、結合剤（通常はデキストリン）の存在です。一般的に使用されているエステス社製モデルロケットエンジンは、黒色火薬推進剤で作られています。[ 2 ]黒色火薬推進剤は、正常に機能するために非常に強く圧縮する必要があります。黒色火薬で設計されたモーターは、この推進剤の燃焼速度が速いため、ほとんどの場合、エンドバーナーです。デキストリンを含まない単純なバージョン（最も一般的に使用されている配合）は、硝酸カリウム75%、硫黄10%、木炭15%で構成されています。[ 4 ]デキストリンは必要に応じて添加できます（通常は0～5%）。興味深い火花の軌跡を得るために、追加の（粗い）木炭または金属粉末（5～10%）を添加することもできます。ただし、これにより混合物の燃焼速度がわずかに変化する可能性があります。[ 1 ]
ロケットモーターの推力（推力-時間曲線の下の面積）は、そのクラスを決定するために使用されます。黒色火薬モーターは、1/8AからFまでのクラスに分けられ、これは0から80 N·s（ニュートン秒）の推力範囲をカバーします。
以下のロケットモーターの性能例では、エステス社のロケットモーターのテスト結果の数値が使用されています。[ 6 ]
小型黒色火薬ロケットモーター（ 直径13mm）の場合、最大推力は5～12N、総インパルスは0.5～2.2N・s、燃焼時間は0.25～1秒です。Estesの「標準サイズ」ロケットモーター（ 直径18mm）には、A、B、Cの3つのクラスがあります。Aクラスの18mm モーターは、最大推力が9.5～9.75N、総インパルスが2.1～2.3N・s、燃焼時間が0.5～0.75秒です。Bクラスの18mm モーターは、最大推力が12.15～12.75N、総インパルスが4.2～4.35N・s、燃焼時間が0.85～1秒です。 Cクラスの18mmモーターは、最大推力が14～14.15N、総インパルスが8.8～9N・s、燃焼時間が1.85～2秒です。
Estesの大型（直径24mm）ロケットモーターには 、C、D、Eの3つのクラスがあります。Cクラスの24mm モーターは、最大推力が21.6～21.75N、総インパルスが8.8～9N・s、燃焼時間が0.8～0.85秒です。Dクラスの24mm モーターは、最大推力が29.7～29.8N、総インパルスが16.7～16.85N・s、燃焼時間が1.6～1.7秒です。Eクラスの24mm モーターは、最大推力が19.4～19.5N、総インパルスが28.45～28.6N・s、燃焼時間が3～3.1秒です。エステス社は、EクラスとFクラスの29mm黒色火薬モーターも製造している。Fクラスのモーターは、総インパルスが50ニュートン秒で、60グラムの黒色火薬推進剤を含んでいる。米国では、爆発物法によって消費者向け黒色火薬モーターの推進剤量が62.5グラムに制限されているため、より大型の黒色火薬モーターは実用的ではない。より多くの推進剤を使用する場合は、アルコール・タバコ・火器・爆発物取締局から爆発物許可証を取得する必要がある。62.5グラムを超える推進剤を含むモーターは、通常、過塩素酸アンモニウム複合推進剤を使用する。これは、この推進剤が爆発物としての規制の対象外であるためである。