資料52-3
科学技術・学術審議会
研究計画・評価分科会
宇宙開発利用部会(第52回) R1.12.10

H3ロケットの開発状況について
令和元(2019)年12月10日
宇宙航空研究開発機構
理事 布野 泰広
H3プロジェクトチーム 岡田 匡史

本日のご報告
 第44回宇宙開発利用部会（2018年11月29日）では、「H3ロケットの開発状況について」として、この中で「H3ロケット総合システムの開発状況（開発進捗全般、開発試験の実施状況等）」について、ご報告した。

 H3ロケット総合システムの開発状況について、以下のとおりご報告する。

1. 基幹ロケットの自立に向けた取り組み
2. 開発進捗全般
3. 開発試験の実施状況
4. 試験機1号機に向けた対応
5. 今後の予定

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1. 基幹ロケットの自立に向けた取り組み 宇宙基本計画に掲げられている、「我が国の基幹ロケット※の産業基盤を確実に維持する」ことを実現するため、我が国の宇宙輸送システムを自立的かつ持続可能な事業構造へ転換することを目指して開発を進めている。
 H3ロケットでは、安全保障を中心とする政府衛星を他国に依存することなく独力で打ち上げる能力を保持すること（自律性の確保）を念頭に、民間企業が開発初期から参画し、主体性を持ってH-IIA/Bロケットの経験を踏まえて開発を進めており、民間企業が国際競争力のある打上げ輸送サービスを自立的に展開して産業基盤の維持・発展を目指している。

※基幹ロケットとは、「安全保障を中心とする政府のミッションを達成するため、国内に保持し輸送システムの自律性を確保する上で不可欠な輸送システム」と定義（宇宙政策委員会）

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1. 基幹ロケットの自立に向けた取り組み
H-IIAロケット・JAXA開発
・2007年（H-IIA F13）から打上げ輸送サービス開始
202

204

H-IIBロケット・開発初期はJAXA開発、開発途中（詳細設計）から民間主体
・2013年（H-IIB F4）から打上げ輸送サービス開始

2001

1996

2005

液体燃料ロケット

H3ロケット2009

・開発初期から民間に主体性を持たせた官民役割分担
・2020年度試験機打上げ・試験機（2機）飛行実証後、打上げ輸送サービス開始予定

2015

・JAXA開発

イプシロンロケット

固体燃料ロケット
1990

イプシロンロケット（シナジー対応）
相乗効果（シナジー）

M-V
1997

2000

： 開発期間： 打上げ運用

2010

2013

2010

・開発初期から民間に主体性を持たせた官民役割分担
・2020年代初めに国際競争力を強化したイプシロンロケットに移行（H-IIA/BからH3に移行する時期）
・飛行実証後、打上げ輸送サービス開始予定

2020

図 基幹ロケットの自立に向けた取り組み

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H3ロケット開発計画

 2020年度に試験機1号機を打上げ予定。試験機2号機打上げ評価後、開発完了予定。
2012

2013

マイルストーン

概念検討

2014

2015

概念設計

基本設計

△MDR

2016

△SDR

2017

△PDR

2018

△CDR

2019

2021

△PQR
▲
▲
試験機 試験機
1号機 2号機

2022

維持設計

詳細設計
【注1】

システム設計・試験

2020

電気系システム試験

【注2】

BFT

CFT

▽地上総合試験

実機製作1

実機製作2

実機製作

エンジン・推進系開発
1段／2段エンジン

LE-X技術実証

要素試験・設計

製造

実機型～認定型試験
フライト用製造・AT試験

試験設備改修
設備設計

構造系／電気系開発

固体ブースタ開発

設備工事

要素試験・設計

製造

認定試験

【注3】

【注3】
MDR：ミッション定義審査
SDR： システム定義審査
PDR： 基本設計審査
CDR： 詳細設計審査
PQR： 開発完了審査
AT： 受け入れ試験
BFT： 厚肉タンクステージ燃焼試験
CFT： 実機型タンクステージ燃焼試験（模擬タンクとエンジンの組合せ試験）

要素試験・設計・サブサイズ試験

実機大燃焼試験製造（実フライト相当のタンクとエンジンの組合せ試験）

地上設備開発構想・調査・基本設計【注1】機器の供給時期に応じ、電気系システムの最終検証期間を延長【注3】設計反映期間を確保するため、認定試験を延長

詳細設計

製作・現地工事・調整試験【注2】BFT用エンジンの供給時期に応じ、BFTの実施期間を延長

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2. 開発進捗全般
 2018年11月のご報告以降、エンジン燃焼試験をはじめシステムレベルでの検証・統合を行いつつ、適宜設計へフィードバックをかけ、最新の状態で設計を維持。
 以下のサブシステムは、認定を完了。

 構造系の一部（エンジン部、中央部等の一般構造部）
 第2段エンジン LE-5B-3

 第2段姿勢制御装置の一部（主要コンポーネント）

 試験機については、設計の確定を確認しつつ順次製造中（以下は概ね完成）。
 エンジン部、中央部等の一般構造部

 合わせて、多様化する国際打上げ市場（全電化衛星や小型コンステレーション衛星等の台頭等）に対し、柔軟・迅速な対応を検討中。
 本プロジェクトの開発計画と平行し、第2段エンジンの複数回着火による複数軌道への投入、複数衛星搭載用アダプタ等の追加開発をはじめとする発展性の検討

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3. 開発試験の実施状況
 2018年11月以降、以下の試験を実施。

① 第1段エンジン（LE-9）実機型エンジン#1-2/1-3 燃焼試験：完了（P7）② 固体ロケットブースタ（SRB-3） 実機大燃焼試験（「認定型モータ（その1）」）： 完了（P8）③ SRB-3分離試験（その1）： 完了（P9）④ 第1段厚肉タンクステージ燃焼試験（BFT）：実施中（P10）⑤ 電気系最終システム試験： 実施中 また、以下の試験に向け準備中。
⑥ フェアリング分離放てき試験⑦ SRB-3実機大燃焼試験（認定型モータその2）⑧ SRB-3分離試験（その2）⑨ 第2段実機型タンクステージ燃焼試験

 新製の射点設備（移動発射台、運搬台車）については、種子島で機能試験中。
これらの詳細ついては別紙１（写真、図解等）参照。
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3. 開発試験の実施状況① LE-9実機型エンジン#1-2/1-3燃焼試験の結果
 実機型の最終エンジンとして燃焼試験（10回・1,821秒）を実施し、実機型フェーズを完了。同フェーズの総燃焼時間は、31回・約3,770秒（BFT試験を除く）。
 抜本的コスト削減を目指した3D造形製造法を広範に適用、燃焼試験にて設計検証。
 なお、燃焼試験において生じた以下の事象に対し、各々の認定方針を設定。
 3D造形製造法による噴射器エレメントについて、従来の機械加工と異なる特性を確認。機械
加工/3D造型それぞれを認定する方針とし、機械加工の認定を先行して実施予定。

各試験秒時（秒）300
250200150試験秒時
累積秒時#2#3,#4#1-2/1-3#1100500

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
試験回数

4,500
4,000
3,500
3,000
2,500
2,000
1,500
1,000
500
0

累積秒時（秒） 8回目（計画：237秒) において、着火後106.9秒に液体水素ターボポンプ（FTP）軸振動過大にて自動停止。FTPを分解点検したところ、タービン動翼数枚に疲労破面を確認。主原因である共振を回避する対策として、共振領域以外で運転することとし先行して認定。共振領域自体を排除する設計を追って認定予定。

3D造形製造法の一例（LE-9噴射器エレメント）

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3. 開発試験の実施状況② SRB-3 実機大地上燃焼試験の結果
 目的 SRB-3の実機大地上燃焼試験は、計3回計画している（実機型モータ：1回、認定型モータ2回（うち1回はイプシロンロケット第1段の開発を兼ねる）。いずれも種子島宇宙センターにて実施）。
 今回の試験では、フライトモータと同一仕様の「認定型モータ」を用い、設計及び製造・検査工程の妥当性を検証する。
 結果

 計画された試験目的を達成した。基本性能は以下のとおり。
項目
最大推力
最大燃焼圧力
全燃焼時間

予測値
2,215kN
11.3MPa
106.0s結果
2,209kN
11.2MPa105.9s

燃焼中のSRB-3

 今後、認定型モータによる2回目の地上燃焼試験を行い、再現性も含めた検証によりモータ開発を完了予定。なお、本試験はイプシロンロケット第1段の開発を兼ねるため、可動ノズルでの試験を計画。

認定型モータ8

3. 開発試験の実施状況③ SRB-3 分離試験（その1） 目的

 SRB-3の実機大分離試験は、計2回計画（IHIエアロスペース富岡事業所にて実施）。

 1回目の試験では、面内運動における分離解析モデルを検証するため、分離スラスタ同時作動条件で実施し、分離挙動の評価や荷重・衝撃加速度等のデータを取得。
 結果

 計画された試験目的を達成。分離挙動は設計予測の範囲内。

分離状況
 試験データの評価結果を踏まえ、分離解析モデルへの反映事項を検討中。 実機型モータ

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3. 開発試験の実施状況④ 1段BFT
 目的

 推進薬タンク底面の曲率や取り付け高さなど実機を模擬した厚肉タンクとLE-9エンジン（2基および3基）を組み合わせ、燃焼試験を行う
ことにより、推進系としての機能・性能データを取得し、設計に資する。

 実施状況

 LE-9エンジン2基形態の試験を完了し、3基厚肉酸素タンク

厚肉水素タンク

第1段
液体酸素タンク

第1段
液体水素タンク

形態の試験に着手。
エンジン部
LE-9エンジン

後方視燃焼試験スタンド

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4. 試験機1号機（TF1）に向けた対応
 国際競争・産業振興の観点の重要性に鑑み、計画どおり2020年度の打上げに向け確実に開発を進める。
 このため、打上げ能力、一連の技術の連続性等を考慮しつつ、LE-9エンジンについては、2段階の認定計画へと見直す。TF1には、早期に認定が完了するタイプ1エンジンを適用する。
 第1段階（タイプ1エンジン）：実績のある機械加工噴射器の適用、共振領域以外での運転。
 第2段階（タイプ2エンジン）：3D造型による噴射器の適用、共振領域そのものの排除。

 上述の計画に必要な開発試験を追加する。
 ターボポンプ単体試験

 LE-9認定型エンジン（その3） 等

 機体形態については、H-IIBロケットで実績のあるエンジン2基クラスタ形態からの段階的検証を重視し、H3-22S（固体ブースタ2本付き、ショートフェアリング）とする。
【注】 機体識別名称 H3-abc

a： LE-9の基数（2,3） b： SRB-3の本数（0,2,4） c：フェアリングサイズ（S,L）

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5. 今後の予定
 2019年度： 製作・試験フェーズにて、以下を実施予定(1) 技術試験の結果を踏まえたサブシステム、コンポーネント等を含む設計の維持(2) 地上設備の試験(3) 試験機の製造および試験(4) 技術試験用供試体の製造および試験① LE-9 認定型エンジン燃焼試験② 1段厚肉タンクステージ燃焼試験（継続）③ 2段実機型タンクステージ燃焼試験（CFT）④ SRB-3分離試験（継続）⑤ SRB-3 実機大燃焼試験（継続）⑥ 電気系システム試験（最終検証：継続）等

 2020年度： 製作・試験フェーズを経て、以下を実施予定(1) 技術試験の結果を踏まえたサブシステム、コンポーネント等を含む設計の維持(2) 地上設備の総合試験(3) 試験機の製造および試験(4) 技術試験用供試体の製造および試験① LE-9 認定型エンジン燃焼試験（継続）② 2段実機型タンクステージ燃焼試験（CFT ）（継続）等(5) 地上総合試験（1段CFTを含む）(6) 試験機1号機の打上げ

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H3ロケット開発試験の実施状況

別紙１

 電気系

画像提供：日本航空電子工業（株）

慣性センサユニット

電気系システム試験

 構造系

荷重負荷試験

エンジン部

タンク（ドーム）13

H3ロケット開発試験の実施状況
 新・追尾局

 衛星フェアリング(C) MHI 移動発射台（ML）

ML走行試験（2019年5月）

認定試験用供試体（2019年7月）

 2段CFT(C) MHI(C) MHI

機体出荷（2019年10月）

14【参考】H3ロケットのシステム概要
H3-30S

科学技術・学術審議会 研究計画・評価分科会
宇宙開発利用部会（第44回）2018年11月29日
資料44-3より抜粋（開発進捗に応じ一部修正）

H3-22L

H3-24L

 全長：
約 63m
 コアロケット直径：
約 5.2m 固体ロケットブースタ直径： 約 2.5m
 顧客へのサービス

 搭載環境条件：
世界標準以上 受注から打上げまでの所要期間：
世界標準以上大型衛星フェアリング

改良型2段エンジン（LE-5B-3）
推力 14トン X 1基

改良型
固体ロケットブースタ（SRB-3）
平均推力 220トン X 0,2,4本
簡素な結合分離機構

202

新型1段エンジン（LE-9）
推力 150トン X 2基/3基切替

204
H-IIA

H-IIB

太陽同期軌道【注1】 4トン以上を目指す
約50億円【注2】を目指す（H2Aの約半額）

静止トランスファ軌道
6.5ton以上を目指す（衛星需要の大半をシングルロンチでカバー）【注1】 500km円軌道【注2】 定常運用段階かつ一定の条件下での機体価格15【参考】LE-9エンジンの概要

液体酸素
メインバルブ
液体水素メインバルブ
液体酸素ターボポンプ（OTP）

上部燃焼室

噴射器
（写真は装着時と上下逆）

下部燃焼室

ノズルスカート

液体水素ターボポンプ（FTP）（注）製造メーカにおいて、細配管等未装着の状態

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【参考】射点系施設設備• 既存VAB2を改修• 竹崎地区に新設

赤枠：新製
青枠：改修/流用

整備組立棟

発射管制棟

移動発射台(ML)
• 新製
• 新製

移動発射台運搬車
貯蔵供給系設備（LOX）

VAB1：休止

貯蔵供給系設備（LH2）• 既存流用• 既存流用• 既存流用

水素ガス処理場• HGS既存流用

貯蔵供給系設備（ガス系）• 能力増強排水処理設備• 既存流用

多目的避雷塔第2射座（LP2）• 既存LP2を改修• 空調能力一部増強

支援機械棟空調設備• MLからLP2に一部移設

冷却水供給設備

LP1：休止17