LE-5

LE -5 液体ロケットエンジンとその派生モデルは、 HIおよびH-IIシリーズのロケット用上段推進システムの需要に応えるため日本で開発された。液体水素と液体酸素を使用する_二液推進設計である。主な設計と製造作業は三菱重工業によって行われた。^[1]液体ロケットとしては、サイズと推力出力の両面でかなり小型のエンジンであり、推力クラスは89 kN (20,000 lbf)、最新モデルでは130 kN (30,000 lbf)である。このエンジンは、現代のエンジンで一般的に使用されている使い捨ての火工品または自燃性点火装置ではなく、スパーク点火システムを採用しているため、複数回の再始動が可能である。最大16回の始動と40分以上の点火時間が定格であるが、H-IIではエンジンは使い捨てとみなされており、1回の飛行で廃棄される。エンジンは 9 分間燃焼するために 1 回だけ始動されることもありますが、GTOミッションでは、一時的な低地球軌道が確立された後、ペイロードをより高い軌道に投入するために、エンジンが 2 度目に点火されることがよくあります。

オリジナルの LE-5 は、HI ロケットの第 2 段エンジンとして製造されました。これは、かなり従来型のガス発生サイクルを使用していました。

LE-5Aは、新型H-IIロケットの第2段に使用することを目的としたLE-5の大幅な再設計バージョンでした。主な違いは、エンジンの動作がガスジェネレーターからエキスパンダーブリードサイクルに変更されたことです。LE-5Aは、運用された世界初のエキスパンダーブリードサイクルエンジンでした。^{[2]サイクルの} 極低温液体水素燃料は、エンジンのノズルと燃焼室の両方のチューブと通路を通って引き込まれ、水素は信じられないほど熱くなり、同時にそれらのコンポーネントを冷却します。最初は冷たい燃料が加熱されて膨張し、推進剤ポンプのタービンを駆動するために使用されます。^[3]

LE -5B  [ja]は LE-5A のさらなる改良版である。変更点は、信頼性の向上を継続しながら、エンジンのユニットあたりのコストを下げることに重点を置いていた。変更は、可能な限り簡素化と安価な生産に向けられたが、その代償として、比推力が 447 秒に低下し、3 つのモデルの中で最も低くなった。しかし、3 つのモデルの中で最も高い推力を生み出し、大幅に安価になった。5A モデルからの主な変更点は、5B のエキスパンダー ブリード システムが、5A では燃焼室とノズルの両方に燃料を循環させていたのに対し、5A では燃焼室の周囲だけに燃料を循環させていたことである^[4] 。燃焼室の冷却通路と構成材料への変更は、この方法を成功させるために、効果的な熱伝達に特に重点を置いたものであった^{[5] 。}

2003年3月28日のH-IIAロケット5号機の飛行でLE-5Bの噴射中に上段に激しい（ただし損傷には至らない）振動が発生した後、LE-5Bの改良版の開発が開始された。LE-5B-2と名付けられた改良エンジンは、 2009年9月10日にH-IIBで初飛行した。主な修正点は、エキスパンダーマニホールドに層流化プレートを追加、水素供給ラインにガス水素と液体水素を混合する新しい装置を追加、306個の小型同軸インジェクターを備えた新しいインジェクタープレート（LE-5Bでは180個）を追加した点である。^[6] この改良により、上段で発生する振動が半分に減少した。

新しいH3ロケットでは、LE-5Bのベテラン設計が再び見直されました。H3の要件を満たし、H3の寿命にわたって部品の安定した供給を確保するために、開発リスクを可能な限り低く抑えながら、性能を向上させ、コストを下げる必要がありました。エンジンコントローラーの電子機器など、入手が困難になりつつある旧式部品は、今後何年も確実に調達できる最新の部品に交換され、同様の理由で燃焼室の製造方法も同様に更新されました。液体水素ターボポンプとタービンノズルは、H3のミッション継続時間の延長に合わせて更新され、液体酸素ターボポンプと燃料ミキサーの性能も向上しました。

改良された設計の最初の例は、2017 年 3 月にテスト発射されました。

2023年3月7日のH3ロケット初飛行では、2基のSRB-3と2基のLE-9エンジンで構成される第1段は、段分離まで正常に動作しました。分離後、LE-5B-3の点火が確認できず、速度が大幅に低下し始めました。L+ 00:14:50に、H3に自爆コマンドが送信されました。^[7]現在、調査が進行中です。^{[8] [9] [10]}

*、タンクヘッド圧力のみ

• HI 日本の運搬ロケット
• H-II 日本の運搬ロケット
• H-IIA 日本の運搬ロケット
• H-IIB 日本の運搬ロケット
• LE-7
• LE-9
• LE-Xエンジンの開発、三菱重工技報第48巻第4号

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