日本の「極超音速エンジン」開発へ一歩「スクラムジェット燃焼」 40年越し大実験の意義

• 2022.08.03
• 東京とびもの学会

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JAXAが鹿児島県から打ち上げたスクラムジェット燃焼試験用のロケット「S-520-RD1」。今回の試験は、関係者にとって40年越しの悲願になったそう。その理由と、今回の試験が抱えていた2つの大きな意味を探ります。

スクラムジェット"エンジン"ではなく"燃焼"、その意味

　JAXA（宇宙航空研究開発機構）は2022年7月24日午前5時、将来の航空機における極超音速飛行を想定した「スクラムジェット燃焼」の試験を行う観測ロケット「S-520-RD1」の打ち上げを、鹿児島県肝付町にある内之浦宇宙空間観測所から行いました。最高到達高度は168km、打ち上げから着水までの飛行時間は412秒でした。

　試験は気象条件にも恵まれ、実験のリーダーである、JAXA研究開発部門の超音速燃焼飛行試験チームを束ねる谷 香一郎（たに こういちろう）チーム長は「この上ない状況での試験だった」と述べています。

　今回使われた機体は、2つの意味で重要な意味を持っています。ひとつは日本初となる大気中でのスクラムジェット燃焼試験だったこと。もうひとつは、ISAS（JAXA宇宙科学研究所）以外が始めて打ち上げるS-520ロケットだったことです。これらについて、それぞれ説明していきます。

　スクラムジェットエンジンというのは、ジェットエンジンの一種である「ラムジェットエンジン」の中でも、超音速領域で燃焼するものを指します。名称は「Supersonic Combustion RAMJET」の略で、日本語に訳すと「超音速燃焼ラムジェット」になります。

　名前の通り超音速領域で燃焼するよう、動作できる速度に達するまでは別の手段で加速してやる必要があります。今回はロケットがその役割を担いました。

　試験モデル（供試体）はS-520ロケットの先端に取り付けられ、高度約170kmを頂点にする弾道軌道に打ち上げられます。頂点を少し過ぎたところでロケット本体から切り離され、自由落下しながら高度30～20kmを通過するところで試験を行います。この時の速度はマッハ5.5、試験時間は6秒程度です。有人ジェット機の最高速度は、アメリカ空軍のSR-71「ブラックバード」が持つマッハ3ですから、スクラムジェットの動作域の速さがわかるでしょう。なお、試験後の供試体は回収せず、「海の中に沈んでいって、太平洋の藻屑」（実験後会見にて谷さん談）とのことでした。

　谷さんは記者会見で、今回の打ち上げは、スクラムジェット”エンジン”ではなく、スクラムジェット”燃焼”だということを繰り返し強調していました。

　エンジンとは、燃料を燃やして推進力を生み出す装置です。しかし、今回の実験は燃焼するだけで推進力は生まれていません。ゆえに「燃焼」を強調していたのです。スクラムジェットの特徴が超音速域のみで燃焼することですから、今回はエンジンを成立させる上で最も基礎的で重要な部分の試験を行ったことになります。