ロケットエンジンシールの技術動向と今後の課題

野坂正隆

摘要

今日，宇宙輸送に係る低コスト化と信頼性の向上が大きな問題となっている．使い切りロケソトの低軌道への打上げコストは，人工衛星等のペイロード1 kgあたり約1万ドルになる．わが国においても，低コスト化を図ったH-ⅡAロケットを開発中であり，H-Ⅱロケット8号機のLE-7エンジン事故の反省から，いっそうの信頼性向上がロケットエンジンに求められる．ロケットエンジンの高圧の液体酸素（液酸LOX，沸点90 K）と液体水素（液水，LH_2，沸点20 K）を燃焼器に送るターボポンプ（T/P）の高速回転軸の軸シールやケーシング間の静的シールは，ポンプ側の極低温とタービン側の高温が共存する極限環境で使用される．これらシールからの極低温推進剤や高温燃焼ガスの漏洩は，エンジンの爆発事故の要因になるため，T/Pの過酷な運転に耐える高いシール性能が要求される．本稿では，H-ⅡAロケットの第1段用のLE-7A（推力100トン級）と第2段用のLE-5B（推力14トン級）のT/Pで使用されている高速軸シールや静的シールを紹介しながら，高いシール性能を得るためのトライボロジー対策を主に述べる．LE-7A，LE-5Bの軸シールやシールシステムの詳細は，既報の解説を参考にして頂きたい．また上段用エンジンは，重さや性能が打上げペイロードに大きく影響するため，最近，回転数が100000 rpm級の超高速T/Pを採用した軽量（小型）#12539;高性能化エンジンの研究開発が世界的に進められている．超高速T/Pでは，軸受や軸シールの超高速化がキーテクノロジーになる．軸受の高速性能の指標であるdn値か300万級，回転数120000 rpmに適用した超高速軸シールを紹介する．

ロケットエンジンシールの技術動向と今後の課題

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