미쓰비시 LE-7

3. H-II 8호기 사고 원인

1999년 11월 15일, H-II 로켓 8호기가 발사되었으나, 발사 3분 59초 후 LE-7 엔진이 갑자기 정지하면서 발사에 실패했다. 이 사고는 LE-7 엔진의 이상이 발사 실패로 이어진 처음이자 마지막 사고였다.^[5]

사고 직후 텔레미터 데이터 분석 결과, LE-7 엔진의 고압 배관 계통에 문제가 발생하여 추진제 공급이 급격히 중단된 것으로 추정되었다. 1999년 12월 24일, 해양과학기술센터(현 JAMSTEC)의 도움으로 해저에 가라앉은 LE-7 엔진 잔해를 발견하였고, 2000년 1월 23일 해저 3,000m 지점에서 엔진을 인양했다.

잔해 조사 결과, 액체 수소 터보 펌프의 인듀서(Inducer)가 파손된 것이 확인되었으며, 파단면 조사 결과 피로 파괴가 원인으로 추정되었다. 인듀서 단독 시험을 반복한 결과, 선회 캐비테이션 현상과 그로 인한 부품 공진이 발생하여 인듀서에 과도한 부하를 가해 피로 파괴를 일으킨 것이 사고의 원인으로 밝혀졌다.

인듀서는 캐비테이션을 방지하기 위해 주 터보펌프 앞에 설치되어 추진제의 입구 압력을 높이는 축류 펌프와 같은 프로펠러이다.

이러한 사고 원인 분석 결과는 이후 LE-7A 엔진 개발에 중요한 자료로 활용되었다.

4. LE-7A

미쓰비시와 IHI, NASDA는 LE-7 엔진을 개량하여 신뢰성을 높인 '''LE-7A'''를 개발하였다. 1994년에 개발을 시작하여 2000년에 완성된 LE-7A는 H-IIA 로켓 1단에는 1개, H-IIB 로켓 1단에는 2개가 사용된다. 미국의 기술 원조가 있었을 것으로 추정된다.^[1]

LE-7A는 기존 LE-7 엔진의 기본 설계를 유지하면서도 비용 절감, 신뢰성 향상, 성능 개선에 중점을 두었다. 이는 H-IIA 발사체와 결합하여 보다 안정적이고 강력하며 유연하고 경제적인 발사 시스템을 구축하기 위한 노력이었다.

4. 1. 개선 사항

• 용접 부위를 줄이고, 가공 및 주조 부품 사용을 확대했다.
• 연료 및 산화제 인듀서를 재설계했다. 특히 연료 인듀서는 기존 LE-7 엔진에서 발생했던 문제를 해결하기 위해, 산화제 인듀서는 낮은 입구 압력에서의 성능 개선을 위해 재설계되었다.
• 연료 터보 펌프의 내구성을 향상시켰다.
• 연소실/분사기 조립체를 개선하여 분사기 요소 수를 줄임으로써 가공 복잡성과 비용을 절감하고 신뢰성을 높였다.

4. 2. 새로운 노즐 설계 (측면 하중 문제)

4. 3. H-IIB 로켓 적용

4. 4. LE-7A 제원

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| 스로틀 가능 범위 || 72–100%

|-

| 추력 대 중량비 || 65.9

|-

| 노즐 면적비 || 51.9:1

|-

| 연소실 압력 ||

|-

| 액체 수소 터보 펌프 회전수 || 41900rpm

|-

| 액체 산소 터보 펌프 회전수 || 18300rpm

|}

5. 일본의 국산 액체연료 로켓 엔진 시리즈

일본의 액체연료 로켓 엔진 명칭에는, 일부 예외를 제외하고 "Liquid Engine"을 의미하는 "LE"가 붙는다. LE-1 이전에 LS-A 로켓과 LS-B 로켓의 2단에 질산/등유를 추진제로 사용하는 액체연료 로켓 엔진이 개발되었으나, 이 엔진에는 이름이 없다. LE-3부터 우주발사체에 실제로 사용되었다. LE-1과 LE-2는 시험 로켓용 엔진이며, LE-3은 국산이지만 미국으로부터 기술지도를 받았으므로, 액체연료 로켓 엔진에 한해서 말하면 일본이 실용적인 우주발사체 엔진을 완전히 국산화한 것은 LE-5가 최초다.

참조

_[1] 논문 LE-7A Engine Separation Phenomenon Differences of the Two Nozzle Configurations https://doi.org/10.2[...] 2003-07
_[2] 웹사이트 Overview of the H-IIB Launch Vehicle https://www.jaxa.jp/[...] JAXA 2023-05-13
_[3] 웹사이트 宇宙開発に関するプロジェクトの評価指針 5．評価実施のための原則−文部科学省 / 005.htm http://www.mext.go.j[...] 文部科学省 2010-08-21
_[4] 웹사이트 設計品質確保の思想 航空宇宙エレクトロニクスに学ぶ「信頼性設計」 http://www.kumikomi.[...] Tech Village 2006-03-28
_[5] 웹사이트 LE-7ターボポンプの開発 http://airex.tksc.ja[...] 航空宇宙研究開発機構