เครื่องยนต์ จรวดเหลว LE -5 และรุ่นที่พัฒนาต่อยอดจากเครื่องยนต์นี้ได้รับการพัฒนาในประเทศญี่ปุ่นเพื่อตอบสนองความต้องการ ระบบขับเคลื่อน ขั้นบนสำหรับ ยานปล่อยจรวดซีรีส์ HIและH-IIเป็น เครื่องยนต์ เชื้อเพลิงเหลวแบบไค รโอเจนิก _สอง ชนิด โดยใช้LH2และLOXงานออกแบบและการผลิตหลักดำเนินการโดยMitsubishi Heavy Industries [ ^{1 ] ใน}แง่ของจรวดเหลว ถือว่าเป็นเครื่องยนต์ขนาดค่อนข้างเล็ก ทั้งในด้านขนาดและแรงขับ โดยมีแรงขับอยู่ในระดับ 89 kN (20,000 lbf) และรุ่นล่าสุดมีแรงขับ 130 kN (30,000 lbf)

เครื่องยนต์สามารถสตาร์ทใหม่ได้หลายครั้ง เนื่องจากใช้ ระบบ จุดระเบิดด้วยประกายไฟซึ่งแตกต่างจากระบบจุดระเบิดแบบใช้ครั้งเดียวทิ้ง เช่น ระบบจุดระเบิด แบบดอกไม้ไฟหรือแบบไฮเปอร์โกไลต์ที่นิยมใช้ในเครื่องยนต์รุ่นใหม่บางรุ่น แม้ว่าจะมีพิกัดการสตาร์ทได้ถึง 16 ครั้ง และเวลาการทำงานมากกว่า 40 นาที แต่ในจรวด H-II เครื่องยนต์นี้ถือว่าเป็นแบบใช้แล้วทิ้ง ใช้สำหรับการบินครั้งเดียวแล้วทิ้งไป บางครั้งอาจสตาร์ทเพียงครั้งเดียวเป็นเวลาเก้านาที แต่ในภารกิจไปยัง วงโคจร GTOเครื่องยนต์มักจะถูกสตาร์ทเป็นครั้งที่สองเพื่อส่ง payloads เข้าสู่วงโคจรที่สูงขึ้นหลังจากที่ได้สร้าง วงโคจรต่ำของโลก ชั่วคราวแล้ว

เครื่องยนต์ LE-5 รุ่นดั้งเดิมถูกสร้างขึ้นเพื่อใช้เป็นเครื่องยนต์ขั้นที่สองสำหรับยานปล่อยจรวด HI โดยใช้หลักการทำงานแบบเครื่องกำเนิดก๊าซ ทั่วไป ส่วนรุ่นต่อมาใช้หลักการทำงานแบบขยายตัวและระบายก๊าซ (expander bleed cycle )

LE-5A เป็นรุ่นที่ได้รับการออกแบบใหม่อย่างมากของ LE-5 ซึ่งมีจุดประสงค์เพื่อใช้ในขั้นตอนที่สองของยานปล่อยจรวด H-II รุ่นใหม่ ความแตกต่างที่สำคัญคือการทำงานของเครื่องยนต์เปลี่ยนจากเครื่องกำเนิดก๊าซเป็นวงจรขยายตัวแบบดึงอากาศ LE-5A เป็นเครื่องยนต์วงจรขยายตัวแบบดึงอากาศเครื่องแรกของโลกที่นำมาใช้งานจริง^{[ 2 ]} เชื้อเพลิงไฮโดรเจนเหลว ไครโอเจนิกสำหรับวงจรนี้จะถูกดึงผ่านท่อและทางเดินทั้งในหัวฉีดและห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์ ซึ่งไฮโดรเจนจะร้อนขึ้นอย่างมากในขณะเดียวกันก็ทำให้ส่วนประกอบเหล่านั้นเย็นลง การที่เชื้อเพลิงที่เย็นในตอนแรกนั้นร้อนขึ้นจะทำให้มันขยายตัว และถูกนำไปใช้ในการขับเคลื่อนกังหันสำหรับปั๊มเชื้อเพลิง^{[ 3 ]}

เครื่องยนต์LE-5Bเป็นรุ่นที่ได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติมจาก LE-5A การเปลี่ยนแปลงมุ่งเน้นไปที่การลดต้นทุนต่อหน่วยของเครื่องยนต์ในขณะที่ยังคงเพิ่มความน่าเชื่อถือ การปรับปรุงมุ่งเน้นไปที่การทำให้ง่ายขึ้นและการผลิตที่ถูกลงเท่าที่จะเป็นไปได้ โดยแลกกับการลดแรงขับจำเพาะลงเหลือ 447 วินาที ซึ่งต่ำที่สุดในบรรดาทั้งสามรุ่น อย่างไรก็ตาม มันให้แรงขับสูงสุดในบรรดาทั้งสามรุ่นและมีราคาถูกกว่าอย่างมาก การเปลี่ยนแปลงหลักจากรุ่น 5A คือระบบระบายอากาศของ 5B จะหมุนเวียนเชื้อเพลิงรอบห้องเผาไหม้เท่านั้น ต่างจากในรุ่น 5A ที่หมุนเวียนทั้งห้องเผาไหม้และหัวฉีด^{[ 4 ]}มีการปรับเปลี่ยนทางเดินระบายความร้อนของห้องเผาไหม้และวัสดุที่เป็นส่วนประกอบ โดยเน้นเป็นพิเศษที่การถ่ายเทความร้อนที่มีประสิทธิภาพเพื่อให้วิธีการนี้ประสบความสำเร็จ^{[ 5 ]}เครื่องยนต์สามารถลดกำลังลงเหลือโหมดเดินเบา 5% ได้^{[ 5 ]}

หลังจากเที่ยวบิน F5 ของH-IIAเมื่อวันที่ 28 มีนาคม 2546 ส่งผลให้เกิดการสั่นสะเทือนอย่างรุนแรง (แม้ว่าจะไม่ก่อให้เกิดความเสียหาย) ของขั้นบนระหว่างการจุดระเบิด LE-5B จึงได้เริ่มดำเนินการพัฒนา LE-5B เวอร์ชันปรับปรุงใหม่ เครื่องยนต์ที่ได้รับการปรับปรุงนี้มีชื่อว่า LE-5B-2 และได้ทำการบินครั้งแรกกับH-IIBเมื่อวันที่ 10 กันยายน 2552 การแก้ไขหลักๆ ได้แก่ การเพิ่มแผ่นปรับการไหลให้เป็นแบบลามินาร์ในท่อขยาย การเพิ่มตัวผสมก๊าซและไฮโดรเจนเหลวในท่อป้อนไฮโดรเจน และแผ่นหัวฉีดใหม่ที่มีหัวฉีดแบบโคแอกเซียลขนาดเล็กกว่า 306 ตัว (เทียบกับ 180 ตัวใน LE-5B) ^{[ 6 ]} การปรับปรุงนี้ช่วยลดการสั่นสะเทือนที่เกิดจากขั้นบนลงครึ่งหนึ่ง

สำหรับ ยานปล่อยจรวด H3นั้น เครื่องยนต์ LE-5B ได้รับการปรับปรุงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ ลดต้นทุน และรับประกันความพร้อมของชิ้นส่วนในระยะยาว ในขณะที่ยังคงความเสี่ยงในการพัฒนาให้ต่ำ ชิ้นส่วนที่ล้าสมัย รวมถึงชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ในตัวควบคุมเครื่องยนต์ ถูกแทนที่ด้วยชิ้นส่วนใหม่กว่า และมีการปรับปรุงห้องเผาไหม้ ปั๊มเทอร์โบ หัวฉีดกังหัน และเครื่องผสมเชื้อเพลิง เพื่อรองรับภารกิจที่ยาวนานขึ้นของ H3

เมื่อเปรียบเทียบกับ LE-5B-2 รุ่นก่อนหน้า LE-5B-3 เพิ่มแรงขับจำเพาะจาก 446.8 เป็น 448.0 วินาที (4.382 เป็น 4.393 กม./วินาที) ผ่านการปรับปรุงเครื่องผสมไฮโดรเจน ซึ่งช่วยเพิ่มการไหลของเชื้อเพลิงภายในเครื่องยนต์ การเพิ่มขึ้นนี้ทำให้สามารถบรรทุกน้ำหนักบรรทุกเพิ่มเติมได้ประมาณ 40 กิโลกรัม (88 ปอนด์) ไปยังวงโคจรการถ่ายโอนไปยังวงโคจรค้างฟ้า^{[ 7 ]}

ระยะเวลาการจุดระเบิดที่วางแผนไว้ยังขยายจาก 534 วินาทีเป็น 740 วินาทีเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดภารกิจ H3 ในระหว่างการพัฒนาก่อนหน้านี้ พบรอยแตกร้าวจากความล้าในชิ้นส่วนของปั๊มเทอร์โบเชื้อเพลิงหลังจากใช้งานเป็นเวลานาน เพื่อแก้ไขปัญหานี้ จึงได้ปรับปรุงการออกแบบกังหันเพื่อลดความเครียดและปรับปรุงความทนทานในระหว่างการเผาไหม้ที่ยาวนานขึ้น^{[ 7 ]}

เครื่องยนต์รุ่นปรับปรุงตัวแรกถูกทดสอบการทำงานในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2560 หลังจากผ่านการทดสอบคุณสมบัติสองรอบ การพัฒนา LE-5B-3 ก็เสร็จสมบูรณ์ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2562 ^{[ 7 ]}

ระหว่างการบินทดสอบครั้งแรกของ H3 ในปี 2023 เครื่องยนต์ LE-5B-3 ล้มเหลวในการจุดระเบิดเนื่องจากวงจรไฟฟ้าขัดข้องระหว่างตัวควบคุมยานและตัวจุดระเบิดเครื่องยนต์ จรวดจึงสูญเสียความเร็ว และหลังจากบินไปได้ 14 นาที 50 วินาที ก็มีคำสั่งทำลายตัวเอง^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]}

*, แรงดันหัวถังเท่านั้น

• จรวดขนส่งของญี่ปุ่น HI
• จรวดนำส่งของญี่ปุ่น H-II
• จรวดนำส่งของญี่ปุ่น H-IIA
• จรวดนำส่งของญี่ปุ่น H-IIB
• LE-7  – เครื่องยนต์จรวดเผาไหม้แบบหลายขั้นตอนไฮโดรลอกซ์ของญี่ปุ่น
• LE-9  – เครื่องยนต์จรวดไฮโดรลอกซ์แบบขยายตัวของญี่ปุ่น
• การพัฒนาเครื่องยนต์ LE-X, MHI Technical Review เล่มที่ 48 ฉบับที่ 4

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับLE- 5