スラスト（推力）とは、物体をある方向に押す力のことです。例えばエンジンや推進装置が質量を一方向に押し出したり加速したりすると、作用・反作用の原理により反対方向に同じ大きさの力が発生します。これは物理学のアイザック・ニュートンの第2法則と第3法則で説明されます。航空機やロケットの文脈では、エンジンがどれだけ強く「押す」かを表す重要な性能指標として用いられます。スラストはロケット、モーターボート、プロペラ、ジェットエンジンなどさまざまな推進機構で使われます。
基本定義と物理的表現
力の大きさとしてのスラストはニュートン（N）で表されます。単純化すると、力は質量と加速度の積で表されるため（F = m·a）、ある系が質量を一定の加速度で後方に送り出すと、反作用で前方にスラストが生じます。ロケットなどで用いられる一般的な推力の式は次のように表されます：
F = ṁ·v_e + (p_e − p_a)·A_e
- ṁ：排気の質量流量（kg/s）
- v_e：排気の有効速度（相対速度、m/s）
- p_e：ノズル出口の圧力（Pa）
- p_a：周囲大気圧（Pa）
- A_e：ノズル出口面積（m²）
最初の項（ṁ·v_e）は運動量の流れによる推力、二つ目の項は圧力差による付加的な推力（圧力推力）です。宇宙空間（真空）では p_a が小さいため圧力項が重要になる場合があります。
単位と換算
SI単位：ニュートン（N）。1 N は 1 kg·m/s² に相当します。
英米慣用単位：ポンド推力（lbf、pound-force）。
- 1 lbf ≈ 4.4482216 N（一般には約 4.448 N と表記）
- 逆に 1 N ≈ 0.224809 lbf
- 参考：kgf（キログラム重、非SI）1 kgf = 9.80665 N
記事冒頭にある通り、アメリカなどでは「ポンド推力（pound-force）」で表現することが多く、メートル法（国際単位系）ではニュートンで表します。
ロケットやジェットエンジンの仕組み（概要）
ロケットエンジン：燃料と酸化剤の燃焼で高温高圧のガスを作り、ノズルで加速して後方へ噴出します。噴出するガスの質量流量と速度により運動量が生じ、その反作用で機体に前方の推力が発生します。ノズル設計（膨張比）や排気速度（有効排気速度 v_e）が性能を左右します。真空では大気抵抗や周囲圧力が小さいため、ノズルを真空向けに最適化すると効率が上がります。
ターボファン／ターボジェット：吸入空気を圧縮・燃焼させて排気し、プロペラやファンで大きな質量の空気をゆっくり後方に押すことで推力を得ます。ターボファンは大量のバイパス空気を低速で押すため燃費が良く、旅客機で広く使われます。
プロペラ推進：回転するプロペラが空気を後方へ押し、その反作用で前進力を生みます。低速で高効率です。
代表的な性能指標
- 比推力（Specific impulse, Isp）：推力を単位質量流量で割った指標で、通常秒（s）で表します。Isp = v_e / g0（g0 は標準重力 9.80665 m/s²）。比推力が大きいほど燃料効率が良いことを意味します。
- 推力対重量比（T/W）：推力を機体重量で割った値。離陸や加速の能力を示します。ロケットではこの数値が1以上であれば垂直に上昇できます。
- 静止推力（Static thrust）と動作推力（In-flight thrust）：地上静止時と飛行中では吸入条件や乱流、大気圧の違いにより推力が変わるため区別します。
測定と実用上の注意点
- 推力はテストベッドでロードセルなどにより直接測定されます。
- 大気圧や高度によって有効推力が変化するため、同じエンジンでも海面（SL）値と真空（Vac）値が異なります。
- ノズルの膨張が周囲圧力と一致しない場合、ノズル内外での圧力差により効率が低下することがあります（過膨張・過収縮）。
実例（イメージ）
- 小型モデルロケット：数ニュートン〜数十ニュートンの推力。
- 一般的な旅客機用ターボファン：数十kN〜数百kNの推力（エンジン1基あたり）。
- 大型ロケットブースター：数百kN〜数MN（メガニュートン）クラスの推力。
まとめ（ポイント）
- スラスト＝推力は「押す力」で、ニュートンの法則（作用・反作用、運動方程式）で説明できる。
- 単位は主にニュートン（N）やポンド推力（lbf）。換算は 1 lbf ≈ 4.44822 N。
- ロケットやジェットでは運動量の流れ（質量流×速度）と圧力差が推力の主要因。
- 比推力や推力対重量比など、用途や効率を評価するための指標がある。
