Руски ракетни двигатели РД-180: спецификации

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Руските ракетни двигатели RD-180 са ябълка на раздора между двете американски компании United Launch Alliance (ULA) и конкурента Orbital Sciences. Първият пречи на втория да купува двигатели за своите ракети Antares.

Clash of the Titans

Виновно беше участието на Orbital Sciences в държавни търгови покупки. ULA незаконно не позволява на конкурентите да купуват двигатели RD-180 от две компании. Това са изпълнителят на RD Amross - SNPPO Energomash - и американският посредник Pratt & Whitney Rocketdyne. Първият произвежда необходимия ракетен двигател с течно гориво РД-180. Другите доставят компоненти за Съединените щати.

Единственият двигател с течно гориво RD-180 е оптимално подходящ за тръжни покупки, обявени от правителството на САЩ. Според експерти характеристиките на тези компоненти са идеални за тежки ракети-носители и нуждите на НАСА.

Какво представлява ракетният двигател RD-180

RD-180 е двукамерно производно на четирикамерния RD-170, използван от Zenit. Ракетни двигатели с течно горивоRD-180 с затворен цикъл за последващо горене опакова високата производителност, удобство и многократна употреба на RD-170 в размер, който отговаря на изискванията на двигателя на Atlas V Evolved Expendable Launch Vehicle.

RD-180 – Хидравличен мотор за задействане на управляващия клапан и вектора на тягата на отклонението в карданите, с пневматика за задействане на клапана и системата за продухване: рамката на тягата за разпределение на натоварването е самодостатъчна като част от двигателя. Двигателят в началото използва LOX олово, с последващо изгаряне на генераторен газ и LOX, богато на газотурбинно задвижване. Така че задайте увеличение на производителността от 10 процента в сравнение с експлоатационния тласък на двигателите в САЩ и приемете чиста операция за многократна употреба. Само в основния монтаж, турбо помпата и бустерната помпа изискваха развитие, за да се мащабират от RD-120 и РД-170. Всички останали компоненти са взети директно от RD-170.

RD-180 е разработен за 42 месеца на малка част от цената на типичен американски нов дизайн на двигател. Двигателят работи на междинен Atlas III и стандартен бустер Atlas V.

RD-180 е оборудван с две двойки горивни камери и дюзи. Двигателят е разработен и произведен от руската научно-производствена асоциация "Енергомаш". Керосинът се използва като гориво, течният кислород е окислител. Цената на ракетния двигател RD-180 през 2010 г. беше 9 милиона долара.

Описание на конструкцията

1. LOX/керосиново ракетно гориво.
2. Две камери за натиск (кардан +8 градуса).
3. Един богат на кислород блок пред горелката.
4. THA монтаж с високо налягане.
5. Двустепенна горивна помпа.
6. Едностепенна кислородна помпа.
7. Единична турбина.
8. Самозапалващо се запалване.
9. Автономни хидравлични системи (клапи, TVC), захранвани от керосин от горивна помпа.
10. Система за наблюдение на здравето и прогнозиране на живота.
11. Автоматизирана подготовка на полета (след инсталиране на превозното средство, всички операции се автоматизират чрез стартиране).
12. Минимизиране на интерфейса от стартовата площадка и превозните средства (пневматични и хидравлични системи, автономни, електрически интегрирани панели, тягова рамка за опростяване на механичния интерфейс).
13. Екологични операции с богат окислител, стартиращ предварително запалване на горелката, както и режими на стартиране и изключване на окислителя, които елиминират коксуването и неизгорелия потенциално замърсен керосин.
14. 50-100% непрекъснато дроселиране в зависимост от потенциалната траектория в реално време и проверка на съответствието на двигателя на място преди стартиране на корекция.
15. 80% RD-170 части.
16. Албарска камера: 256, 6 бара.
17. Коефициент на площ: 36, 4.
18. Съотношение на тяга към тегло: 77, 26.
19. Съотношение окислител-гориво: 2, 72.

Двигател RD-180. Характеристики

• Специфично тегло: 5480 kg (12080 lb).
• Височина: 3,6 m (11,67 ft).
• Диаметър: 3,2 m (10,33 ft).
• Специфичен импулс: 337,8 s.
• Специфичен импулс на морското равнище: 311,3 s
• Време на запис: 270 сек.
• Първо стартиране: 2000

История

През ноември 1996 г. производствената асоциация Енергомаш проведе първия тест на РД-180. Двигателят е обявен за победител в търгове за инсталирането му в ракетата-носител Atlas на американската Lockheed Martin Corporation. Това беше необходимо за изтеглянето на обещаващи пилотирани кораби. Оттогава двигателите RD-180 станаха най-търсените.

Двигателят е за многократна употреба. Сложното управление осигури на НПО Енергомаш почти легендарни надеждни сделки със САЩ. През декември 2012 г. беше сключен договор, който предоставя на компанията гаранция за производството на двигатели до 2019 г. Цялото производство е съсредоточено в Русия.

Създаване на заместител на RD-180 в САЩ

Украинските събития доведоха до санкции, които ограничават възможността за използване на руски ракетни двигатели за Съединените щати. RD-180 трябва да бъде заменен с аналог, произведен в Америка. През декември 2014 г. беше приета поправка от Камарата. Той забрани използването на руски РД-180. Двигателят ще продължи да се закупува по съществуващия договор за доставка до 2019 г. между Енергомаш и ULA.

Въпреки продължаващото сътрудничество и доставките на РД-180 съгласно съществуващите споразумения, министърът на отбраната на САЩ разпореди прекратяване на сътрудничеството с Русия и преходаза американски части. Америка е длъжна да се отърве от руската зависимост във военно-политическите сфери.

На това Франк Кендъл (министър на отбраната за придобивания) отговори, че Пентагонът няма с какво да замени руските двигатели РД-180. Като алтернатива на сегашната ситуация Америка обяви търг за производство на собствени двигатели с подобни характеристики на своя територия.

Вицепремиерът на Русия Дмитрий Рогозин каза, че е готов да спре доставката на ракетни двигатели РД-180 и К-33 за Америка.

Колко струва един ракетен двигател RD-180 за САЩ

Нека поговорим за цените. SpaceNews съобщи, че двигателят RD-180 трябва да бъде сменен. За Съединените щати подобна прищявка би струвала 1,5 милиарда долара. Не е малка сума.

Колко струва двигателят RD-180? Целият проект за внедряване на прототипа ще продължи най-малко шест години. Според експерти САЩ нямат възможност напълно да се откажат от използването на двигатели РД-180. Невъзможно е да се реши проблемът за кратко време, тъй като двигателите ще бъдат готови едва през 2022 г.

Въпреки уверенията на ВВС на САЩ, че RD-180 са на склад в необходимото количество, все още има недостиг. Следователно много стартирания ще трябва да бъдат отложени. Разходите в тази област могат да нараснат до 5 милиарда долара. Докато САЩ се конкурират и налагат санкции, Китай вече е на линия за производство на RD-180.

Перспектива

Пентагонът е отпуснал най-малко 162 милиона долара на Aerojet Rocketdyne и United Launch Alliance за работа вобласти на разработка на ракетни двигатели AR1 и BE-4, кандидати за замяна на руския двигател, който в момента управлява ракетата-носител Atlas V.

ВВС на САЩ завършват първоначална инвестиция в нови ракетни двигатели, тъй като военните се опитват да се отдалечат от разчитането си на руския двигател RD-180, използван в Atlas V, който изстрелва повечето правителствени сателити на САЩ за сигурни комуникации, навигация и събиране на информация. ВВС влизат в публично-частно партньорство с Aerojet Rocketdyne и ULA, предоставяйки корпоративни средства за съфинансиране на разработката на двигател.

Президентът и главният изпълнителен директор на ULA продължават да се срещат, за да постигнат целта да предоставят на Съединените щати най-надеждните системи за изстрелване на най-достъпната цена, като същевременно разработват нов двигател, който ще въведе напълно нови възможности за използване на пространство.

Споразумението с Aerojet Rocketdyne обхваща разработването и тестването на ракетния двигател AR1. Това е захранващ блок, който изгаря смес от керосин и течен кислород. Това са същите компоненти на горивото като в двигателя RD-180 за Atlas V.

Aerojet Rocketdyne има за цел да има годен за полети двигател до 2019 г., но първото изстрелване не се очаква до 2020 г. ВВС предоставят поне 115,3 милиона долара за програмата за развитие на AR1, докато Aerojet Rocketdyne и ULA съвместно инвестират 57,7 милиона долара, каза Aerojet Rocketdyne в изявление.

Преди тестването решението на правителството да продължи подкрепата за програмата за двигатели AR1 възлиза на $804 милиона - с $536 милиона от ВВС и $236 милиона от Aerojet Rocketdyne и ULA.

"AR1 ще върне САЩ начело в производството на керосин ядрени ракетни двигатели", каза Дрейк в прессъобщение. „Ние включваме най-новите постижения в най-съвременното производство, като се възползваме от богатите си познания за следващото поколение ракетни двигатели, всичко се прави, за да представим двигатели, които ще сложат край на зависимостта ни от чуждестранен доставчик за стартиране на нашата нация. активи за национална сигурност."

Двигателят AR1 ще включва 3D отпечатани части и ще работи с обогатен кислород с доизгаряне на генераторен газ. Това е по-ефективен двигателен цикъл, отколкото в момента се предлага в други течни въглеводороди в американски ракетни двигатели.

Двигателят BE-4 е фокусът на ВВС. За неговото изпълнение се разпределят парични инжекции. ВВС се ангажират да платят най-малко 46,6 милиона долара на United Launch Alliance за следващото поколение ракета Vulcan. ULA също така се съгласи да добави 40,8 милиона долара съгласно условията на правителствената награда.

Лъвският пай от първоначалното финансиране от $45 800 000 ще отиде за разработване на двигателя BE-4, който ще генерира 550 000 паунда тяга и ще консумира криогенна комбинация от втечнен природен газ и течносткислород.

Два двигателя BE-4 ще ускорят първата степен на ракетата Vulcan. Длъжностните лица казват, че BE-4 се финансира изцяло от компанията чрез United Launch Alliance. Финансирането на ВВС ще подкрепи напредъка на компанията в интегрирането на двигателя BE-4 с ракетата-носител Vulcan.

Aerojet Rocketdyne рекламира AR1 като най-лесния заместител на RD-180 поради неговата прахообразна смес и размер. Необходими са два двигателя AR1, за да отговарят на производителността на един двигател RD-180 с двойна дюза на Atlas V.

Ръководителите на ULA казват, че двигателят BE-4 от Blue Origin, предприемаческа космическа фирма, основана от Amazon.com, ще бъде готов по-бързо и в крайна сметка ще бъде по-лесен за възстановяване за повторна употреба.

Докато двигателят RD-180 имаше предимството на повече от 60 успешни изстрелвания, беше време за инвестиции от САЩ във вътрешното производство на подобни двигатели.

BE-4 трябва да завърши валидирането си през 2017 г., а ULA се стреми към първия полет на ракетата Vulcan до края на 2019 г.

ВВС също така финансират строителството в открития космос за настаняване на астронавти при изследване на дълбокия космос и сателитни услуги.

ULA продължава да работи както с Blue Origin, така и с Aerojet Rocketdyne. Той придружава два варианта на следващото поколение американски двигатели, поради което компанията си партнира с две от водещите световни космически компании.

ULA запазва двигателя AR1 на Aerojet Rocketdyne като резервно копиеопция. Окончателният избор се очаква в края на 2016 г.

Финансовите ангажименти на ВВС към Aerojet Rocketdyne и ULA се отварят след 29 февруари 2016 г., след като бяха сключени подобни споразумения със SpaceX и Orbital ATK. Нов проект за ракетен ускорител, направен от Orbital ATK за ракетата Vulcan на ULA и за своя собствен стартер, също ще получи финансиране от Orbital ATK.

Сянка в космоса от земните "облаци"

Руските двигатели РД-180 нямат алтернатива в Щатите. Джим Мейзер, вицепрезидент на Aerojet Rocketdyne, вярва, че Съединените щати не обръщат достатъчно внимание на разработването на свои собствени прототипи на кислород-керосин.

Той каза, че Америка определено стои зад руснаците и китайците в създаването на такива задвижващи системи. Той също така спомена, че САЩ вече са разработили кислородно-керосинов двигател, който е в експлоатация Merlin 1D. Произвежда се от SpaceX. Само сега по своите характеристики не отстъпва на RD-180.

Разбира се, това е пълна глупост, защото земните облаци не могат да хвърлят никаква сянка в космоса. Но в политически смисъл - уви, те се изхвърлят.

САЩ: Индустриалите спокойни, политиците притеснени

Висок служител на американските военновъздушни сили казва, че ще спре изстрелването на сателити за национална сигурност на борда на ракетата Atlas V на United Launch Alliance, ако Министерството на финансите смята, че вносът на руски двигатели не нарушава санкциите на САЩ.

По-рано сенатор Джон Маккейн попита ВВСза да докаже, че неотдавнашната реорганизация в Русия на нейната ракетна и космическа индустрия не прави покупката на двигатели РД-180 нарушение на санкциите на САЩ, наложени срещу руските служители през 2014 г.

Правителствените агенции на САЩ, водени от Министерството на финансите, хвърлят нов поглед върху доставките на RD-180. И ние сме готови да не се придържаме към санкции. Заземяването на Atlas V ще създаде по-голяма пречка за Пентагона от битката.

Маккейн проведе изслушване на военен космодрум, където призова ВВС да получат ново правно становище, че вносът на RD-18O нарушава санкциите на САЩ, наложени на руските служители след анексирането на украинския полуостров Крим..

Маккейн посочи двама високопоставени руски служители: руския вицепремиер Дмитрий Рогозин и Сергей Чемезов, съветник на руския президент Владимир Путин. Доскоро те бяха наблюдатели в космическия сектор. Въпреки че нямат финансова полза от продажбата на RD-180, те са били санкционирани.

28 декември, по заповед на Путин, руският космически сектор се реорганизира. Това преструктуриране прави корекции в руската космическа индустрия и космическата агенция Роскосмос под нова държавна корпорация, наричана още Роскосмос.

McCain отбеляза, че тази организация в момента се оглавява от Рогозин; Чемезов също има нещо общо с това. Рогозин и Чемезов бяха сред първите руски официални лица, получили санкции по време на украинската криза. Нито едно, нитодругият не може да влезе в САЩ. Активите, които притежават, са замразени.