液体酸素ケロシンロケットエンジン：中国の宇宙計画を支える「新しいエンジン」

著者: 黄祥紅段岳中

人類の宇宙探査の旅において、ロケットエンジンは間違いなく最も重要な「心臓部」です。液体酸素ケロシンロケットエンジンは、独特の魅力と優れた性能を備え、中国の宇宙計画が星と海に向かって前進するための強力な推進力となっている。 2025年1月19日を振り返ると、中国の宇宙飛行士たちを興奮させた日だった。中国航空宇宙科学技術公司第六科学院第165研究所宝龍嶼試験場において、我が国は液体酸素ケロシンロケットエンジンの初の「1日3回の試験」を達成した。試験場では、耳をつんざくような大きな轟音が響き、エンジンから燃え上がる炎が空を照らし、まるで中国の航空宇宙推進技術の新たな進歩を世界に告げているかのようだった。この成果の重要性はいくら強調してもし過ぎることはない。これは、我が国の次世代ロケット主動力エンジンの試験検証能力が量産・納入に適応するための質的な飛躍的向上を意味し、将来の長征シリーズロケットの高密度打ち上げに向けた強固な基礎を築くものでもある。

1. 航空宇宙産業の「ハードコア」な強さを示す優れたパフォーマンス

液体酸素ケロシンロケットエンジンの利点は多くの面で反映されています。推力を例に挙げてみましょう。 120トンの液化酸素灯油エンジンは世界最高水準の高圧再生サイクルシステムを採用しており、エンジンに強力な「魔法」を注入しているようだ。我が国の既存の長征シリーズのロケットエンジンと比較して、エンジン推力が60％以上大幅に増加し、搭載量は従来の約3倍に増加しました。これは、少量の貨物しか運べないトラックを超強力なエンジンに交換して、より多くの物資を簡単に運んでより遠くまで行けるようにするようなものだと想像してください。このような強力な推力により、我が国のロケットはより多くの科学研究機器や宇宙船を宇宙に運ぶことができ、有人月面着陸や深宇宙探査といった野心的な目標の実現を強力にサポートします。

環境保護の観点から、液化酸素灯油エンジンは「グリーンパイオニア」と言えます。使用する液体酸素と灯油はどちらも環境に優しい燃料であり、燃焼後に生成されるのは水と二酸化炭素のみです。これは従来のロケットエンジンと比べると大きな違いです。過去、毒性の強い推進剤を使用したエンジンは、製造、保管、使用中に「時限爆弾」のような状態となり、大きな安全上のリスクをもたらし、深刻な環境汚染を引き起こしていました。液体酸素灯油エンジンの登場により、宇宙探査の道のりで環境汚染を心配する必要がなくなり、より安心して宇宙の奥深くへと進むことができるようになりました。

コスト効率も、液体酸素灯油エンジンの大きな特徴です。灯油は比較的安価で、従来のエンジン推進剤よりも約 60% 安価です。打ち上げごとに、推進剤だけで1,000万人民元以上を節約できる。これは航空宇宙産業にとって決して小さな金額ではありません。コストが下がれば、同じ金額でより多くの宇宙プロジェクトを実行し、より多くの夢を実現できるようになります。

2. ユニークな利点により、航空宇宙業界の「新たな寵児」となる

他のタイプのロケットエンジンと比較して、液体酸素ケロシンエンジンには多くの独自の特徴があります。推進剤の観点から見ると、従来の四酸化二窒素/ウンジメチルヒドラジンエンジンとは大きく異なります。この従来のエンジンで使用される推進剤は非常に有毒であり、操作中は細心の注意が必要です。一度漏れが発生すると、その結果は悲惨なものになります。液体酸素灯油エンジンの推進剤は安全かつ環境に優しく、製造、保管、輸送中のリスクを大幅に軽減します。

水素酸素エンジンと比較すると、液体酸素灯油エンジンの利点も非常に明白です。水素酸素エンジンは比推力が高いものの、水素の貯蔵と輸送は頭を悩ませる難しい問題です。特殊な低温保管設備と極めて高い安全対策が求められます。液体酸素と灯油は常温常圧で比較的容易に保管・輸送できるため、実用上大きな利便性をもたらすことは間違いありません。

循環方式の面では、液化酸素灯油エンジンが採用している高圧再生循環システムがその優れた性能の鍵となっています。この循環システムにより、燃料一滴一滴から最大限のエネルギーが放出されるのと同様に、推進剤が燃焼室内で完全に燃焼できるようになります。しかし、その構造は非常に複雑であり、設計や製造技術に対する要求は非常に厳しいものとなっています。このような高性能エンジンを製造するには、数え切れないほどの航空宇宙研究者が昼夜を問わず重要な問題を研究し、取り組む必要があります。

3. 航空宇宙の「知恵」を証明する性能パラメータ

私の国の液体酸素灯油エンジンの性能パラメータは非常に印象的です。 YF-100エンジンを例にとると、地上での推力は約1200kN（120トン）ですが、真空中ではこの数値は約1340kNにまで増加します。地上比推力は約2942m/s、真空比推力は約3286m/sです。燃焼室内の圧力は18MPaと高く、酸化剤の消費量は毎秒296.39kg、燃料の消費量は毎秒113.31kg、推進剤の総流量は毎秒409.70kgで、推進剤の混合比は2.6～2.7の間で柔軟に調整できます。ノズル面積比は35、推力室ノズル面積は1.406m²です。 YF-135 液体酸素ケロシンエンジンは、海面推力 360 トン、比推力 321 秒、推力重量比 90 の単室エンジンです。一見冷酷に見えるこれらの数字の背後には、数え切れないほどの航空宇宙関係者の知恵と努力があります。彼らは、電力技術分野における中国の航空宇宙産業の急速な発展を目の当たりにしてきた。

長年、航空宇宙産業に注目してきた宇宙愛好家として、私は液体酸素ケロシンロケットエンジンの魅力に深く魅了されています。液体酸素灯油エンジンを搭載したロケットが空に飛び立つのを見ると、興奮せずにはいられません。これは中国の航空宇宙技術力の象徴であるだけでなく、宇宙を探求するという人類の精神の表れでもある。当初の困難な探究から今日の大きな進歩に至るまで、液体酸素ケロシンロケットエンジンの開発の歴史は、挑戦と奇跡に満ちています。今後も技術の継続的な進歩により、中国の宇宙への夢を支え続け、より深く、より遠い宇宙へと進んでいくと信じています。

液化酸素ケロシンロケットエンジンは、その比類のない利点と優れた性能により、中国の航空宇宙開発の主力となりつつある。これにより、私たちは宇宙の謎に一歩近づき、中国の宇宙産業の台頭と発展を世界に知らしめることになる。