H-3/H-Xに関する@ShinyaMatsuura、@ohnuki_tsuyoshiさんのつぶやきまとめ

松浦晋也 @ShinyaMatsuura

H-3…H-Xといって検討していたものだが、本当にこのコンフィギュレーションに絞ったのか？技術的検討なら何年も前からしていて、航空宇宙学会などで発表している。「３段ロケット「Ｈ３」開発検討　有人も視野」 (asahi.com) http://is.gd/ARHsZm

松浦晋也 @ShinyaMatsuura

H-3/H-Xの問題点は、2つ。まず、東山記者が「打ち上げ費はＨ２Ａの８０億〜１２０億円より２〜３割ほど安くする。技術的には２０２０年ごろに初飛行できるという。 」と書いているところ。その時代、そんな値段で商業打ち上げビジネスに使えるのか。ファルコン9に比べると高すぎる。

松浦晋也 @ShinyaMatsuura

ビジネス面での三菱重工の狙いはH-3/種子島からの商業打ち上げというよりも、新規開発のLE-Xエンジンをアメリカの新ヘビーリフターの上段エンジンとして売ること。J-2よりも高性能低コストを売りにする。

松浦晋也 @ShinyaMatsuura

問題は、「上段用設計の140tf級液酸液水エンジンが、日本基幹ロケット第1段向けエンジンとして最適か」というところ。結果として売れるならともかく、最適でないなら、MHIは、国の予算でアメリカに売るためのエンジンを開発するということになる。

松浦晋也 @ShinyaMatsuura

上段用設計とは、燃焼サイクル。LE-Xは二段燃焼サイクルではなく、エキスパンダー・ブリードサイクルを採用予定。だが、エキスパンダー・ブリードサイクルは基本的に、体積の割に表面積が大きくて吸熱面を大きくとれる小型エンジン向けサイクル。

松浦晋也 @ShinyaMatsuura

MHIは、エキスパンダーブリードサイクルについて、プリバーナーを省略出来る分二段燃焼より簡素で低コスト、どの配管が切れてもエンジンが爆発ではなく消火にむかう固有安全性を持つ、などのメリットを強調している。

大貫剛🇺🇦🇯🇵З Україною @ohnuki_tsuyoshi

HXについて書こうと思ったが、@ShinyaMatsuura さんが解説中なので待って読む。

松浦晋也 @ShinyaMatsuura

しかし、プリバーナー燃焼ガスではなく、より温度の低い燃焼室壁面で吸熱膨張した水素ガスでターボポンプを駆動するので、「ポンプ出力が足りるのか？」という問題がある。大型エンジンだとこの問題が顕著になる。小型エンジンに比べ吸熱面が相対的に小さくなるので。

松浦晋也 @ShinyaMatsuura

だから、ターボポンプ(MHIではなくIHI製になるはず)には高効率が要求される。実際、「かなり厳しい効率を要求される」という話は聞いている。

松浦晋也 @ShinyaMatsuura

LE-Xへの疑問は、1)せっかくここまで開発した二段燃焼を捨てるのが正しい選択か、2)そもそも大型エンジンに不向きのエキスパンダーブリードサイクルの採用は正しい道なのか、といったところ。

松浦晋也 @ShinyaMatsuura

クラスター5機以上の構成にして、どれか1機の配管がぶちきれても打ち上げは成功するという設計にしないと意味ないと思う。質問をぶつけてもあまり明確な答えは返ってこなかった。RT @kzmakino Kazunori この安全性は有人用途以外ではメリットとなり得るのですかねぇ。

大貫剛🇺🇦🇯🇵З Україною @ohnuki_tsuyoshi

@shinyamatsuura 疑問ですが、そもそもLE-Xが「HX下段用の最適解として開発しているが、多少のカスタマイズでアメリカにも売れる」なのか、「HX下段用としての最適解は別にあるが、アメリカに売れる最適解を選んでしまった」のかで話がまるで変わります。

松浦晋也 @ShinyaMatsuura

もっというと「日本の基幹ロケット第1段をブースター抜き設計にする場合、水素でいいのか」という大問題もある。第1段は比推力より推力重視だから、普通に考えると高圧燃焼の炭化水素系エンジンが最適。

大貫剛🇺🇦🇯🇵З Україною @ohnuki_tsuyoshi

@shinyamatsuura エキスパンダーブリードサイクルへの疑問点は承知していますが、一方で「今後クラスタ化や有人化などを想定すればこれが最適解」という主張を論破できるほどの理屈も、自分には思い浮かびません。

大貫剛🇺🇦🇯🇵З Україною @ohnuki_tsuyoshi

2段燃焼サイクルの問題点のひとつに、「燃焼試験後の凍結」があるそうだ。プリバーナーの下流は水蒸気と水素の混合ガスなので、燃焼停止直後に凍結する。ロケットエンジンは最終燃焼試験後、分解せずに本番を迎えるので、これが心配だという話を聞いた。

松浦晋也 @ShinyaMatsuura

MHIは水素のノウハウしか持っていないので、水素でブースターなしの設計、しかもアメリカの上段狙いのビジネス戦略から、エキスパンダー・ブリードサイクル大推力のLE-Xを押してきている。背景にはMHIと緊密な関係を持つボーイングのデルタ4が1段水素のみで運用しているという実績がある。

大貫剛🇺🇦🇯🇵З Україною @ohnuki_tsuyoshi

@shinyamatsuura 炭化水素高圧燃焼が必要だというのも理解できますが、日本の予算規模で世界レベルのエンジンが作れるのか、それはいつ実用になるのか、を考えると、少なくともHXでは液体水素以外の選択肢があるとは思えません。HXXなら別ですが。

松浦晋也 @ShinyaMatsuura

@ohnuki_tsuyoshi でも、出てくるH-X/H-3のコンフィギュレーションは、有人指向になっていないのです。さっきも書いたけど、5機以上クラスターなら分からないでもないけれど、「それだと高コストになりすぎる」そうで…

大貫剛🇺🇦🇯🇵З Україною @ohnuki_tsuyoshi

@bangyan2 H-IIAのSRB-Aは2基で10億円ぐらいだったと思います。HXが50億円程度まで落とすとなると、SRB-Aをオプションに残すと結構な金額になります。やはりコストダウンが必要でしょうね。

松浦晋也 @ShinyaMatsuura

.@ohnuki_tsuyoshi 私見を書くと、LE-7系を、当初目標の燃焼圧150気圧に持っていくほうが、燃焼サイクルを劇的に変えるよりも先だと思うのですよ。その先にはSSME並みの200気圧燃焼が見えてくる。

大貫剛🇺🇦🇯🇵З Україною @ohnuki_tsuyoshi

@shinyamatsuura どうでしょう、無人型はLE-Xを2基で上げる案もあったと思いますが、これが可能な大推力LE-Xなら3基でも大丈夫なはずです。また「ミッションフェイルでも乗員生存」だけなら、安全に停止してくれれば良いはず。

松浦晋也 @ShinyaMatsuura

LE-Xのエキスパンダー・ブリードサイクル採用には、プロの間でも意見が分かれている。MHIにひっぱられる形で、その方向の検討が進んでしまっているけれど、「本当に吸熱だけでエンジンが成立するのか」「きっとターボポンプ高効率化でひっかかるぞ」という声もあり。

大貫剛🇺🇦🇯🇵З Україною @ohnuki_tsuyoshi

@shinyamatsuura 高圧水素は必要でしょうか。SSTOでもない限り要らない気がするのですが。それこそ上段用には低圧水素で充分だし、ブースターは「多少デブでもイニシャルコストが安い低圧水素」か「開発が大変でも最適な炭化水素」のどちらかに思えます。

松浦晋也 @ShinyaMatsuura

.@ohnuki_tsuyoshi 有人ならね。でもこのロケットは有人だけに使うわけじゃないし、また使い捨てロケットの終着点でもない。MHIは使い捨てロケットに最適な技術をきっちりやる、と言っているけれど。

大貫剛🇺🇦🇯🇵З Україною @ohnuki_tsuyoshi

理想はともかく、HXに間に合わせるのは無理でしょう。 RT @kzmakino: でも国内には基盤技術が一つもないので、LE-5とLE-7をいっぺんに開発するような事態になるんですよねぇ。QT @takapon_jp QT “@ShinyaMatsuura 炭化水素系エンジン