LE-9

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LE-9は、宇宙航空研究開発機構(JAXA)が三菱重工業IHIと共に開発中のH3ロケットの第1段用液体燃料ロケットエンジン。H3ではペイロードの重量や投入軌道に合わせてLE-9を2基若しくは3基クラスター化して使用する[1]。「キー技術関連事業社」として三菱重工業がエンジンシステムを、IHIがターボポンプの開発を担当している[2]

概要[編集]

現在の基幹ロケットH-IIA/Bの第1段用ロケットエンジンLE-7Aはエンジンサイクルに二段燃焼サイクルを採用している。二段燃焼サイクルは燃焼室で発生する燃焼圧を大きくすることが他のエンジンサイクルよりも容易であり比推力向上の点で優れているが、配管・タービン各所が高温高圧に晒されるため頑丈に製作する必要がありプリバーナー室等の追加の造作も必要であり、製造コストの増加の要因となる。

一方、現在の衛星打ち上げ市場において競争力を持つためには、ロケットの製造コストを下げて打ち上げコストを下げることが重要である。このため、H3の1段目エンジンには従来の高価で複雑な二段燃焼サイクルにかわり、日本で最初に実用化されたシンプルで信頼性のあるエキスパンダーブリードサイクルを採用することにした。エキスパンダーブリードサイクルの開発と運用の前例として第2段用の推力 15 tf 未満のLE-5A/Bエンジンの実績はあるが、同サイクルは原理的に大推力を発揮することが難しく第1段用エンジンとして実用化された前例はないため、150 tf という大推力が必要とされる第1段用のLE-9の開発は、H3における最も挑戦的な開発要素となる[3]

大推力エキスパンダーブリードサイクル技術が要となるLE-9の先行的な研究としては、1999年から三菱重工がプラット・アンド・ホイットニー・ロケットダインと共同で、真空中推力 16–27 tf、真空中比推力 467  の上段用エンジンMB-XX(MB-35とMB-60)の研究を開始し、2005年に燃焼実験を行っている[4][注 1]。またこれに続いて、2006年からJAXAが主導、IHI、物質・材料研究機構産業技術総合研究所も参画して、真空中推力 148 tf、真空中比推力 430 秒 の第1段用技術実証エンジンLE-Xの研究も行っており、コンピュータ・シミュレーション数値シミュレーション)を広範に取り入れながら要素技術の研究を行い、大推力エキスパンダーブリードエンジンの成立性の検証を行った[5]。大推力を発揮するためにはターボポンプのパワーの大幅な向上が必要となるが、そのためには三菱重工が担当する燃焼器を大型化して吸熱・製造技術を向上させてタービン駆動ガスを高温化することと、IHIが担当する液体水素ターボポンプのタービンを高性能化させることが鍵となる[6]。LE-9はこのLE-Xの研究の成果を生かして開発されることになる[2][6][7]

諸元[編集]

LE-9主要諸元一覧(目標値)
  LE-9[8] 技術実証エンジンLE-X(参考) LE-7A長ノズル(参考)
燃焼サイクル エキスパンダブリードサイクル エキスパンダブリードサイクル 二段燃焼サイクル
真空中推力 150.0 tf (1,471 kN) 148 tf (1,450 kN) 112 tf (1,100 kN)
混合比 5.9 5.9 5.9
真空中比推力 425 s 430 s 440 s
燃焼圧力 10.0 MPa 12 MPa 12.3 MPa
LH2ターボポンプ回転数 TBA 40,000 rpm 41,900 rpm
LOXターボポンプ回転数 TBA 16,500 rpm 18,300 rpm

脚注[編集]

注釈[編集]

  1. ^ MB-XX実証エンジンの燃焼器と液体酸素ターボポンプは三菱重工、液体水素ターボポンプはプラット・アンド・ホイットニー・ロケットダインが担当した。ロケット用上段エンジンMB-XXの実証エンジン燃焼試験に成功” (2005年9月16日). 2016年5月29日閲覧。

出典[編集]

  1. ^ H3ロケットの開発状況について (PDF)”. 文部科学省 宇宙開発利用部会 (2016年2月2日). 2016年2月24日閲覧。
  2. ^ a b 2020年:H3ロケットの目指す姿 (PDF)”. JAXA (2015年7月8日). 2016年2月24日閲覧。
  3. ^ “魔物”のロケットエンジン、LE-9開発に挑む H3プロジェクトマネージャー、JAXAの岡田匡史氏に聞く(その2)”. 日系BP社 (2015年10月5日). 2016年2月24日閲覧。
  4. ^ 三菱重工|MB-XX”. 2016年2月24日閲覧。
  5. ^ 宇宙航空研究開発機構,宇宙輸送ミッション本部,LE-X(国立国会図書館アーカイブ)”. 2016年2月24日閲覧。
  6. ^ a b 三菱重工技報,第48巻第4号「LE-Xエンジン開発へ向けた取り組み」 (PDF)”. 2016年2月24日閲覧。
  7. ^ IHI技報,第49巻第3号「LE-Xエンジン用ターボポンプの研究」 (PDF)”. 2016年2月24日閲覧。
  8. ^ H3ロケット基本設計結果について (PDF)”. JAXA (2016年6月14日). 2016年6月21日閲覧。

関連項目[編集]