1.　まえがき　現在就航中のマッハ数２の超音速輸送機であるコンコルドの後継機として、マッハ数２から2.5クラスの超音速輸送機について、各国で機体及びエンジンの基礎的研究が進められており、21世紀初頭の就航を目指して実用機の開発のタイミングが模索されている。

　「超音速輸送機用推進システムの研究開発（HYPRプロジェクト）」は、それよりさらに進んだマッハ数５クラスの極超音速輸送機を対象とし、その推進システムに必要な技術を確立することを目的として、平成元年度から通商産業省工業技術院の大型プロジェクト制度（平成５年度より産業科学技術研究開発制度、平成10年度より新規産業創出型産業科学技術研究開発制度と改正）として発足し、新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）からの委託により研究開発が実施されているものである。

　実施期間は平成元年度から10年度までの10年間であり、この間、各種の要素研究と並行してラムジェット、ターボジェット、ラムジェットとターボジェットを組み合わせたコンバインドサイクルエンジン等を実際に試作し、運転試験によるシステム実証研究が行われている。（図３；）

図　2

3.　研究開発体制 　HYPRプロジェクトには、国立研究機関として通商産業省傘下の計量研究所、機械技術研究所、及び大阪工業技術研究所、並びに科学技術庁傘下の航空宇宙技術研究所が参加している。また、民間側では、平成２年２月に国内の石川島播磨重工業株式会社、川崎重工業株式会社、三菱重工業株式会社の３社を組合員として設立された超音速輸送機用推進システム技術研究組合（HYPR）が、さらに、平成３年２月に海外からユナイテッド・テクノロジーズ社（UTC／米国）、ジェネラル・エレクトリック社（GE／米国）、ロールス・ロイス社（RR／英国）、スネクマ社（SNECMA／仏国）といった世界の大手エンジン４社が、NEDOと研究開発契約を結んでいる。

　研究の実施に際しては、HYPRの構成員である国内３社と海外企業４社との連絡を緊密にするため、研究組合を含めた受託８社からなる協議会と、技術面の協力を行うための技術部会が設置されて活動している（図４）。

4.　研究成果及び進捗状況

（1）ラムジェットの研究開発

　マッハ数2.5から５まで安定な作動を可能とし、高効率・高出力でかつ低NOXのメタン燃料ラムジェットの研究開発を行い、以下の成果を得た。

• ラム燃焼器を試作し、UTC社にてダイレクトコネクト方式の燃焼試験を行い、最終形態であるコンバインドサイクルエンジンのラム燃焼器に必要な設計データを取得した。
• 実機の１／４スケールのラムジェットエンジンを試作し、航空宇宙技術研究所／角田研究センターのラムジェット試験設備を使用してマッハ数５の飛行状態を模擬したフリージェット試験を行い、ラムジェットシステムの作動性能を確認した。

（2）高性能ターボジェットの研究開発

　マッハ数３まで作動可能で、有害排出物の少ない高性能ターボジェットの要素技術及び、ガスジェネレータの研究開発を行い、以下の成果を得た。<

• タービン入口温度1700℃を目標とした高性能ターボエンジンの要素技術として、高性能ファン、高負荷・高効率多段圧縮機、高温・低公害燃焼器、高温・高圧タービン、及び可変構造・低圧タービンを開発・試験し、目標性能を達成した。
• 超高温ガスジェネレータを試作し、入口加熱装置にてマッハ数３飛行時のエンジン入口温度をシミュレートした状態で運転試験を行い、目標のタービン入口温度1700℃を達成した。

（3）計測・制御システムの研究開発

　エンジン全体を高度に制御するための多変数制御技術及び高温・高圧環境下での計測技術の研究開発を行い、以下の成果を得た。

• 複雑なコンバインドサイクルエンジンを広範囲な作動域で最適に制御する多変数制御技術、その演算を実行できる高信頼性・高性能・電子制御システム設計技術、及び厳しいエンジン搭載環境に耐え得る知能化FADEC（Full Authority Digital Electronic Control）技術を確立した。
• 光電子システムによるタービンプレート温度センサー、回転数／位置センサー、高温ガス温度／ガス濃度センサー、光データ転送等の技術を確立した。

（4）トータルシステムの研究開発

　コンバインドサイクルエンジン技術、インテーク、ノズル等のインテグレーション技術、低騒音化技術等のトータルシステムの研究開発を行った。また、コンバインドサイクルエンジンのデモンストレータを試作し、総合運転による性能・機能評価を実施した。これにより、以下の成果を得た。

• ３次元定常・非定常粘性流れ解析コードを拡張し、試験結果との比較により信頼性の確認を行い、実用化の見通しを得た。
• 高速飛行時に高い圧力回復係数が得られるインテーク及び、作動目標温度1900℃レベルで高い推力係数が得られるノズルを研究開発し、目標性能を達成した。
• 低騒音ノズル要素の研究開発及び試作ターボジェットエンジンを用いた騒音試験により、目標であるICAO（International Civil Aviation Organization : 国際民間航空機関）規制値を満足する見通しを得た。
• ターボジェットエンジンを試作し、GE社における高空性能試験にてマッハ数2.5から３における性能・機能を確認した。
• コンバインドサイクルエンジンを試作し、GE社における高空性能試験にてマッハ数2.5から３におけるラム／ターボ運転モード切替特性、機械的健全性及び性能を確認した。（図５にコンバインドサイクルエンジンのコンピュータグラフィックスを示す。）

図　5  

5.　今後の展望　HYPRプロジェクトは最終年度を迎え、各種要素研究の成果及びエンジン試作・試験結果を統合した総合評価を実施中である。これまでの研究成果により、プロジェクト発足当初に設定した目標はほぼ達成し、マッハ数５という主として推進性能に重点を置いた研究開発プロジェクトとして成功裡に終了する見込みである。

　一方で、21世紀における航空需要の増加、あるいは昨今の環境規制の強化等を考慮すると、今後はより環境に適合した超音速輸送機用エンジンを実現することが不可欠である。こうした要求に応えるべく、現在、NEDOでは通産省の産業技術基盤研究開発プロジェクトとして「環境適合型次世代超音速推進システムの研究開発」を計画中であり、現行のHYPRプロジェクトで得られた成果を利用しつつ、より実用に近いレベルの技術開発を推進していく予定である。（図６）