| 研究概要 |
本研究は、再使用型ロケットの実現に向けてロケット用高速ターボポンプの長寿命化を図るために、現在寿命制限要素となっている自己潤滑玉軸受に替わり得る静圧・動圧ハイブリッド軸受を試作し、その静的・動的特性を実験的、理論的に解明することで、実用化に際して生じる課題の抽出とその克服を目指す。
本年度は既存装置を改造し、液体水素中で120,000rpm、液体酸素・液体窒素中では60,000rpmまでの回転試験が可能な軸受試験装置の整備を進めた。この試験装置は、回転軸上に配した一対の供試静圧軸受で回転系を支持するもので、軸受間に装着した荷重負荷機構により最大9.8kNの半径方向荷重を負荷することができる。また、回転系に回転同期加振力を負荷するための不釣合い質量付加機構を有しており、実際のターボポンプ稼動状態を模擬した荷重条件下での高速回転試験を行うことができる。供試静圧軸受については、作動流体に液体窒素を想定し現状の数値解析コードを用いて、回転系重量と負荷荷重の合算値を上回る荷重負荷能力を有するとともに、軸受主剛性の最大化を目的関数とした静圧軸受を設計し、試作した。
上記試験装置ならびに供試軸受の整備と並行して、現状ターボポンプに組み込まれている自己潤滑玉軸受と、それを改良したハイブリッドセラミック玉軸受を対象にした液体水素中で120,000rpmまでの回転試験を行い、静圧軸受と比較するためのレファレンス・データを取得した。
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