夏コミ、風虎通信の新刊、もう一冊はRD-170

　無事印刷所に入稿したという連絡を受け、表紙の画像データを送ってもらったので、この夏のコミックマーケット76、風虎通信の新刊2冊を改めて紹介する。

　

• コミックマーケット
  • コミックマーケット７６は、東京ビッグサイトにて2009年8月14日(金)〜16日(日)に開催を予定

　風虎通信は、3日目日曜日に出展。ブースは西館の「へ01b」。初めての方はコミケットカタログを事前購入し、ブースの位置を確認すること。

日曜(16日)西へ01b「風虎通信」
「宇宙の傑作機12 RD-170」
著者：T.H.Grace

「宇宙の傑作機別冊 スカッドミサイル」
著者：水城徹(宇宙機エンジニア)

　前回は「スカッドミサイル」を紹介したので、ここでは「RD-170」について書くことにする。

　この「宇宙の傑作機12 RD-170」は、三菱重工名古屋誘導推進システム製作所(LE-7AとLE-5B-2を製造)と、IHIエアロスペース(SRB-Aなど固体ロケットの製造、GXのシステム設計を担当)に、IHI相生事業所(GX用LNGエンジンを開発)が、それぞれコミケに人を派遣して、この「RD-170」を技術者の人数分購入していってもいい。それぐらい、この本には意味と価値がある。

　RD-170は旧ソ連が開発した巨大ロケット「エネルギヤ」のブースターに使用したロケットエンジンだ。だが、RD-170の意味はそれだけに留まらない。

　このRD-170系のエンジンこそが、現在世界最高の技術水準を誇るロケットエンジンなのである。

　ウクライナの「ゼニット」ロケット第1段に使用される「RD-171」、アメリカの「アトラスV」の第1段エンジン「RD-180」、ロシアの新型ロケット「アンガラ」の第1段「RD-191」、さらには今月にも韓国が打ち上げる新ロケット「ナロ1(KSLV)」第1段のRD-151(このエンジンはRD-191との説もあり)、と次々と派生型を生んだ、「ロケットエンジン最強の血統の祖」ともいえる。

　その恐るべき高性能っぷりは、こんな表を作るだけでも明らかだ(推力と燃焼室圧力は、SI単位系と慣用単位系を併記した)。

.	エンジン名称	LE-7A	SSME	RD-170	F-1	ヴァルカン2	RS-68
.	使用部位	H-IIA第1段	スペースシャトル主エンジン	エネルギヤブースター	サターンV第1段	アリアン5第1段	デルタ4第1段
.	エンジンサイクル	2段燃焼	2段燃焼	2段燃焼	ガスジェネレーター	ガスジェネレーター	ガスジェネレーター
.	推進剤	LOX/LH2	LOX/LH2	LOX/ケロシン	LOX/ケロシン	LOX/LH2	LOX/LH2
.	推力(真空中　kN)	1100	2278	7903	7740	1350	3312
.	推力(真空中　tf)	112	232	806	789	137	337
.	比推力(真空中　s)	440	453	337	304	434	420
.	燃焼室圧力(MPa)	12.3	20.4	24.5	7	11.6	9.6
.	燃焼室圧力(気圧)	121	201	242	69	114	94
.	再使用	不可能	可能	可能	不可能	不可能	不可能
.	スロットリング	定格の72±5%	65% - 109%	56-100%	不可能	不可能	60-100%
.	初打ち上げ年	2001	1981	1987	1967	2002	2002

　同じ推進剤を使う巨大なサターンVの第1段F-1エンジンよりも大きな推力、1割以上高い比推力。柔軟な出力調整(スロットリング)能力、再利用性。

　この高性能を支えているのが、高圧燃焼の技術だ。2段燃焼サイクルは当たり前。LE-7Aの2倍以上、スペースシャトル主エンジン(SSME)よりも2割以上高い燃焼室圧力を達成している。2段燃焼サイクルの場合、プリバーナーは主燃焼室のほぼ2倍の圧力で燃えている。RD-170のプリバーナーは500気圧もの高圧燃焼を実現している。

　しかも、RD-170の場合、プリバーナーが酸化剤リッチで燃焼している(LE-7A/SSMEは燃料である水素リッチ)。何百℃もの温度の酸素過剰な高温ガスを発生させ、それでターボポンプのタービンを駆動しているのだ(実際問題として、ケロシンが燃料だと、過剰なケロシンが高温で分解して炭素が配管やタービンに附着するので、事実上燃料リッチの燃焼は不可能である)。
　配管やタービンは、高温酸素による腐食を防ぐために特殊なコーティングが施されているのだという。コーティングの材質は酸化皮膜だと推定されるが、その材質や加工方法はノウハウとなっている。高温高圧環境で動作するプリバーナーの噴射エレメントなど、いったいどんな材質でできているのだろうか。どんな構造をしているのだろうか。

　なんと高度な、材料と設計の技術だろう。

　RD-170の存在は、日本に対して恐ろしい事実を突きつける。日本は、1980年代からLE-7、LE-7Aを開発した。LE-7系エンジン開発の手本となったのはSSMEだった。1980年代、アメリカはSSMEが世界最高のエンジンと疑いもしなかった。日本もそれを信じ、SSMEを手本に、SSMEよりちょっと性能が落ちる、より簡素な構造のエンジンとしてLE-7を開発した。

　が、その時、ソ連ははるかに先を行く高性能エンジンを開発していたのである。しかもそのエンジンの信頼性は非常に高かった。後に派生エンジンのRD-180をロッキード・マーチンが購入するほどに。

　LE-7のトラブルに手を焼いた日本は、LE-7をデチューンしてより高い安全性を狙ったLE-7Aを開発する。

　しかし、気が付いてみればLE-7Aは「世界最低性能の2段燃焼サイクルエンジン」となっていたのである。ガスジェネレーターサイクルを採用した「ヴァルカン2」と、どっこいどっこいの性能の。
　性能が似たようなものならば、開発と製造、エンジン起動シーケンスの容易さで、ガスジェネレーターのエンジンが優ることになる。

　世界最高クラスのエンジンを開発したつもりが、気が付いてみると「世界先進国のびりっけつ」に日本は位置していたのだ。

　現在、世界のロケットエンジン開発の方向性は、性能は低めに押さえ、構造をよりいっそう簡素化して低コストを狙う流れとなっている。その代表例がRS-68だ。JAXA/三菱重工も、次のエンジンLE-Xではこの方向性を狙っているようだ。

　だが、それでいいのか。エンジンを低コスト化して低性能だが安いロケットを作るのが正しいのか。頑張って高性能なエンジンを開発すべきなのか。
　安いロケットは必要だ。しかし、特に第1段エンジンで高性能を達成しなければ、劇的なコスト削減を保障する再利用型宇宙輸送システムは実現できない。

　そして、SSMEが失敗した高性能と信頼性の両立が、実現可能なことをRD-170は証明しているのである。

　日本が今後、どんなエンジンを目指すのかは、「今までどんなことをしてきたのか」とか、「この方向ならやったことがあるから確実」だとか、「どこかのメーカーがこの方向なら儲けることができる」といったことで決めるべきではないだろう。

　「何が正しい方向か」「どちらに向かうのが50年100年と、未来につながっていくのか」を、考えに考え抜いて決めなくてはならない。確かにRD-170は超絶的な技術の産物だが、別に理解不可能なオーバーテクノロジーを使っているわけではない。この世に存在する元素を適切に使用することで構成されている。現実に存在する、現実に作れるエンジンなのだ。

　「日本の宇宙輸送系の技術開発は、次に何をするべきか」を知るためには、なによりも幅広いデータと情報が必要になる。ある方向にし向けるために恣意的に集められた情報ではダメだ。全方向に、ありとあらゆる情報を集めて吟味しないといけない。

　今回のRD-170の本は、そのための基礎データとなる——と、私は考える。

　宇宙開発関係者必携、と思うのだ。