北京时间年2月17日09:37，搭载“大地3号”（DAICHI-3）光学遥感卫星的H3/TF1运载火箭，从日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）鹿儿岛县种子岛宇宙中心（TNSC）吉信发射场（YoshinobuLaunchComplex）点火，由于出现故障，发射中止，具体原因有待进一步排查。

在此次点火起飞过程中，火箭芯级发动机实现了短暂的点火燃烧，并激起了冷却水雾，短暂点火后，故障检测系统监测到故障，停止发送固体火箭点火指令，芯一级氢氧发动机LE-9关机熄火，首飞中止进行。究其原因最有可能的还是动力系统故障，芯一级发动机又出故障的可能性不小。

H3运载火箭最大构型采用两级半构型，包含芯一级、芯二级、整流罩以及芯一级捆绑的助推器构成，芯级和整流罩直径均为5.2米，助推器直径2.5米。该箭芯一级配备2至3台LE-9开式膨胀循环液氢液氧发动机，是专为H3研制的发动机，也是世界航天第一型百吨级开式膨胀循环氢氧发动机，开式膨胀循环是日本氢氧发动机的独特路线。

日本航天液体主动力专注于液氢液氧发动机，包含开式膨胀循环和分级燃烧循环（闭式）两条路线，对应发展了LE-5系列和LE-7系列发动机，两个系列均基于日本最早的低温液体发动机、采用燃气发生器循环（开式）的LE-5研制而来，其中LE-7系列采用分级燃烧循环（闭式），先后发展了LE-7、LE-7A等2型发动机，前者用于H-II火箭的芯一级，后者用于H-IIA/B火箭的芯一级；LE-5系列先后发展了LE-5、LE-5A、LE-5B、LE-5B-2、LE-5B-3等5型发动机，其中LE-5用于H-I火箭的芯二级，LE-5A用于H-II火箭的芯二级，LE-5B、LE-5B-2用于H-IIA/B火箭的芯二级，LE-5B-3则用于H3火箭的芯二级。

在过往的飞行实践中，分级燃烧循环发动机LE-7系列先后出现了一些问题并导致了事故的发生，可靠性存在一些问题，并且结构和技术相对复杂，而除LE-5之外，采用开式膨胀循环的LE-5系列其它发动机则表现出了较好的稳定性，该系列曾先后出现过2次飞行事故，但该系列发动机都在预冷不充分和箱压不足的不利条件下正常起动并稳定工作，证明了开式膨胀循环发动机具有较高的启动健壮性和工作可靠性。鉴于两个系列发动机的具体表现，又基于大推力开式膨胀循环氢氧发动机项目LE-X的技术突破，日本H3火箭选用了结构更简单、更可靠的开式膨胀循环发动机LE-9。

LE-9

LE-X发动机项目的研制基础是LE-5B发动机，推力为千牛，燃烧室压强为3.58兆帕，而LE-9推力达到千牛，燃烧室压强达到10兆帕。相较而言，后者的推力是前者的10倍以上，燃烧室压强接近前者的3倍，可以看出LE-9是LE-5B的极致放大版，为此采用了超长燃烧室设计，这也成为了问题层出不穷的主要原因，而解决这些问题耗费了一个漫长的过程，使得H3火箭发射一再推迟。

作为发动机研制方，三菱重工早在年的技术论文中就重点强调L-E9发动机的超长燃烧室设计特点导致其振动问题比LE-7A发动机严重，但是问题并未解决。年5月，在对LE-9发动机进行试验时，燃烧室内壁破裂，涡轮也出现了裂痕，而即便对涡轮的设计进行调整，并于同年夏天再次进行试验，仍没能解决问题，这导致原计划在年底前进行的首次发射不得不推迟。经调查发现，在发动机燃烧室内壁和涡轮泵的FTP叶片的开孔区域确认了疲劳断裂面，而疲劳断裂产生的原因由共振引起，可能是发动机振动与火箭结构的共振频率的匹配性设计不合理。当时JAXA表示将重新设计涡轮，以排除所有工作范围内可能产生共振的结构特征值。

年3月，H-3火箭在发射场顺利进行了合练，但是LE-9发动机却被发现依然存在振动问题。到了6月，虽然发动机振动问题有所改观，但又发现了涡轮颤振的新问题，应对办法就是安装阻尼器，并做了旨在消除振源的调整，工作一直持续到了秋天。

年初，在不断对L-E9发动机的设计进行修改并测试之后，问题仍未得到解决，原本当年一季度进行的发射又被推迟，但是首飞仍瞄准不晚于年3月进行。年9月1日，JAXA宣布一级发动机故障问题已通过变更设计等措施得到解决，力争在年度内执行H3首飞。

相较于与H-IIA/B芯一级采用分级燃烧循环（闭式）的LE-7A发动机，H3芯一级采用开式膨胀循环的LE-9发动机的初衷就是为了简化结构、提升可靠性、降低成本，但是要实现开式膨胀循环氢氧发动机从十吨级到百吨级的跨越，困难超出了预期，导致H3火箭的首飞一波三折。

最终，在几经延宕之后，H3火箭终于在北京时间年2月17日上午迎来了首飞，只是在一级发动机点火之后，箭体故障检测系统监测到异常，停止向固体火箭发送点火指令，并关闭了芯一级发动机，发射任务中止。此次故障的具体原因还有待进一步排查，根据安排H3火箭将排空推进剂，推回垂直总装厂房（VAB）做进一步处理。最终，如果是控制、测量、箭体等系统出现问题，一般都好解决，更换零部件、单机基本就可以，而如果是芯一级发动机再次出现未解决的问题，H3火箭就难以确定归期了，研制一款新型运载火箭真的好难！

作者：大白高国