Rosyjskie silniki rakietowe RD-180: specyfikacje

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Rosyjskie silniki rakietowe RD-180 były kością niezgody między dwoma amerykańskimi firmami United Launch Alliance (ULA) i rywalizującymi z nimi Orbital Sciences. Ta pierwsza uniemożliwia temu drugiemu zakup silników do pocisków Antares.

Starcie Tytanów

Winny był udział firmy Orbital Sciences w zakupach rządowych przetargów. ULA nielegalnie uniemożliwia konkurentom zakup silników RD-180 od dwóch firm. Są to wykonawca RD Amross – SNPPO Energomash – oraz amerykański pośrednik Pratt & Whitney Rocketdyne. Pierwszy z nich produkuje wymagany silnik rakietowy na paliwo ciekłe RD-180. Pozostałe dostarcza komponenty do Stanów Zjednoczonych.

Jedyny silnik na paliwo ciekłe RD-180 jest optymalnie przystosowany do zakupów przetargowych ogłaszanych przez rząd USA. Według ekspertów cechy tych komponentów są idealne dla ciężkich pojazdów nośnych i potrzeb NASA.

Co to jest silnik rakietowy RD-180

RD-180 to dwukomorowa pochodna czterokomorowego RD-170 używanego przez Zenit. Silniki rakietowe na paliwo ciekłeDopalacz RD-180 z obiegiem zamkniętym łączy w sobie wysoką wydajność, wygodę i możliwość ponownego użycia modelu RD-170 w rozmiarze spełniającym wymagania silnika Evolved Expendable Launch Vehicle Atlas V.

RD-180 – Silnik hydrauliczny do uruchamiania zaworu sterującego i odchylania wektora ciągu w przegubach, z pneumatyką do uruchamiania zaworu i systemu odmulania: rama ciągu do dystrybucji obciążenia jest samowystarczalna jako część silnika. Silnik na starcie wykorzystuje ołów LOX, z dopalaniem gazu generatorowego i LOX, bogaty w napęd turbiny gazowej. Dlatego należy ustawić wzrost wydajności o 10% w porównaniu z poprawą operacyjną silników amerykańskich i założyć czystą pracę wielokrotnego użytku. Tylko w głównym zespole, turbopompa i pompa wspomagająca wymagały opracowania w celu skalowania od RD-120 i RD-170. Wszystkie inne komponenty zostały zaczerpnięte bezpośrednio z RD-170.

RD-180 został opracowany w ciągu 42 miesięcy za ułamek kosztów typowego amerykańskiego nowego projektu silnika. Silnik pracuje na pośrednim Atlasie III i standardowym wzmacniaczu Atlas V.

RD-180 jest wyposażony w dwie pary komór spalania i dysz. Silnik został opracowany i wyprodukowany przez rosyjskie stowarzyszenie badawczo-produkcyjne Energomash. Nafta jest używana jako paliwo, ciekły tlen jest utleniaczem. Koszt silnika rakietowego RD-180 w 2010 roku wyniósł 9 milionów dolarów.

Opis konstrukcji

1. Paliwo rakietowe LOX/nafta.
2. Dwie komory ciągu (gimbale +8 stopni).
3. Jeden blok bogaty w tlen przed palnikiem.
4. Zespół wysokociśnieniowy THA.
5. Dwustopniowa pompa paliwa.
6. Jednostopniowa pompa tlenu.
7. Pojedyncza turbina.
8. Samozapłon.
9. Autonomiczne układy hydrauliczne (zawory, TVC) zasilane naftą z pompy paliwa.
10. System monitorowania zdrowia i przewidywania życia.
11. Zautomatyzowane przygotowanie do lotu (po instalacji w pojeździe wszystkie operacje są zautomatyzowane poprzez uruchomienie).
12. Minimalizacja interfejsu z wyrzutni i pojazdów (systemy pneumatyczne i hydrauliczne, autonomiczne, zintegrowane panele elektryczne, rama oporowa w celu uproszczenia interfejsu mechanicznego).
13. Przyjazne dla środowiska operacje z bogatym utleniaczem uruchamiającym zapłon przed palnikiem, a także trybami uruchamiania i wyłączania utleniacza, które eliminują koksowanie i niespaloną potencjalnie zanieczyszczoną naftę.
14. 50-100% ciągłego dławienia z zastrzeżeniem potencjalnej trajektorii w czasie rzeczywistym i sprawdzenia dopasowania silnika na miejscu przed uruchomieniem poprawki.
15. 80% części RD-170.
16. Komora albaryczna: 256, 6 bar.
17. Współczynnik powierzchni: 36, 4.
18. Stosunek nacisku do masy: 77, 26.
19. Stosunek utleniacza do paliwa: 2, 72.

Silnik RD-180. Funkcje

• Ciężar właściwy: 5480 kg (12080 funtów).
• Wysokość: 3,6 m (11,67 stopy).
• Średnica: 3,2 m (10,33 stopy).
• Impuls właściwy: 337,8 s.
• Impuls właściwy na poziomie morza: 311,3 s
• Czas nagrywania: 270 sek.
• Pierwsze uruchomienie: 2000

Historia

W listopadzie 1996 stowarzyszenie produkcyjne Energomash przeprowadziło pierwszy test RD-180. Silnik został ogłoszony zwycięzcą w przetargach na jego instalację w rakietach nośnych Atlas amerykańskiej korporacji Lockheed Martin. Było to konieczne do wycofania obiecujących statków załogowych. Od tego czasu silniki RD-180 stały się najbardziej poszukiwane.

Silnik jest wielokrotnego użytku. Wyrafinowane zarządzanie zapewniło NPO Energomash niemal legendarne, niezawodne transakcje ze Stanami Zjednoczonymi. W grudniu 2012 roku zrealizowano kontrakt, który daje firmie gwarancję na produkcję silników do 2019 roku. Cała produkcja jest skoncentrowana w Rosji.

Tworzenie zamiennika RD-180 w USA

Wydarzenia na Ukrainie doprowadziły do nałożenia sankcji, które ograniczają możliwość używania rosyjskich silników rakietowych w Stanach Zjednoczonych. RD-180 należy zastąpić analogiem produkcji amerykańskiej. W grudniu 2014 r. Izba uchwaliła nowelizację. Zakazano używania rosyjskich RD-180. Silnik będzie nadal kupowany w ramach istniejącej umowy na dostawy do 2019 r. pomiędzy Energomash i ULA.

Mimo kontynuacji współpracy i dostaw RD-180 w ramach istniejących porozumień, Sekretarz Obrony USA nakazał zakończenie współpracy z Rosją i przejściedla części amerykańskich. Ameryka jest zobowiązana do pozbycia się rosyjskiej zależności w sferach wojskowo-politycznych.

Na to Frank Kendall (Sekretarz Obrony ds. Przejęć) odpowiedział, że Pentagon nie ma nic do zastąpienia rosyjskich silników RD-180. Jako alternatywę dla obecnej sytuacji Ameryka ogłosiła przetarg na produkcję własnych silników o podobnych parametrach na swoim terytorium.

Wicepremier Rosji Dmitrij Rogozin powiedział, że jest gotów wstrzymać dostawy silników rakietowych RD-180 i K-33 do Ameryki.

Ile kosztuje silnik rakietowy RD-180 w USA

Porozmawiajmy o cenach. SpaceNews poinformował, że silnik RD-180 wymaga wymiany. Dla Stanów Zjednoczonych taki kaprys kosztowałby 1,5 miliarda dolarów. Nie mała kwota.

Ile kosztuje silnik RD-180? Cały projekt wdrożenia prototypu potrwa co najmniej sześć lat. Według ekspertów Stany Zjednoczone nie mają możliwości całkowitego zrezygnowania z używania silników RD-180. Problemu nie da się rozwiązać w krótkim czasie, bo silniki będą gotowe dopiero w 2022 roku.

Mimo zapewnień Sił Powietrznych USA, że RD-180 są na stanie w wymaganej ilości, wciąż niedobór. Dlatego wiele premier będzie musiało zostać przełożonych. Wydatki w tym obszarze mogą wzrosnąć do 5 miliardów dolarów. Podczas gdy Stany Zjednoczone konkurują ze sobą i egzekwują sankcje, Chiny są już gotowe do produkcji RD-180.

Perspektywa

Pentagon przeznaczył co najmniej 162 miliony dolarów na Aerojet Rocketdyne i United Launch Alliance do pracy wobszary rozwoju silników rakietowych AR1 i BE-4, kandydatów do zastąpienia rosyjskiego silnika, który obecnie lata na wyrzutni Atlas V.

Siły Powietrzne USA kończą początkową inwestycję w nowe silniki rakietowe, ponieważ wojsko stara się odejść od rosyjskiego silnika RD-180 używanego w Atlasie V, który wystrzeliwuje większość satelitów rządu USA w celu zapewnienia bezpiecznej komunikacji, nawigacji i zbierania informacji wywiadowczych. Siły Powietrzne nawiązują partnerstwo publiczno-prywatne z Aerojet Rocketdyne i ULA, zapewniając fundusze korporacyjne na współfinansowanie rozwoju silników.

Prezes i dyrektor generalny ULA nadal spotykają się, aby osiągnąć cel, jakim jest zapewnienie Stanom Zjednoczonym najbardziej niezawodnych systemów startowych w najbardziej przystępnej cenie, jednocześnie opracowując nowy silnik, który wprowadzi zupełnie nowe możliwości wykorzystania spacja.

Porozumienie z Aerojet Rocketdyne obejmuje rozwój i testowanie silnika rakietowego AR1. Jest to jednostka napędowa spalająca mieszankę nafty i ciekły tlen. Są to te same elementy miotające, co w silniku RD-180 do Atlasu V.

Aerojet Rocketdyne chce mieć silnik zdatny do lotu do 2019 roku, ale pierwsze uruchomienie ma nastąpić dopiero w 2020 roku. Siły Powietrzne przeznaczają co najmniej 115,3 miliona dolarów na program rozwoju AR1, podczas gdy Aerojet Rocketdyne i ULA wspólnie zainwestować 57,7 miliona dolarów, powiedział Aerojet Rocketdyne w oświadczeniu.

Przed testami decyzja rządu o dalszym wsparciu programu silników AR1 sięga 804 mln USD – z czego 536 mln USD pochodzi z Sił Powietrznych i 236 mln USD z Aerojet Rocketdyne i ULA.

„AR1 sprawi, że Stany Zjednoczone z powrotem staną się liderem w produkcji silników rakietowych na naftę” – powiedział Drake w komunikacie prasowym. „Wprowadzamy najnowsze osiągnięcia w najnowocześniejszej produkcji, jednocześnie korzystając z naszej bogatej wiedzy na temat silników rakietowych nowej generacji. Robimy wszystko, aby wprowadzić silniki, które położą kres naszej zależności od zagranicznego dostawcy, aby uruchomić nasz krajowy środki bezpieczeństwa narodowego”.

Silnik AR1 będzie zawierał części drukowane w 3D i będzie działał na wzbogaconym tlenie z dopalaniem gazu generatorowego. Jest to bardziej wydajny cykl silnika niż obecnie dostępny w przypadku innych ciekłych węglowodorów w amerykańskich silnikach rakietowych.

Silnik BE-4 jest w centrum uwagi Sił Powietrznych. Na jego realizację przeznaczane są zastrzyki gotówkowe. Siły Powietrzne zobowiązały się zapłacić co najmniej 46,6 miliona dolarów United Launch Alliance za następną generację rakiety Vulcan. ULA zgodziła się również dodać 40,8 miliona dolarów zgodnie z warunkami przyznania nagrody rządowej.

Lwia część z 45 800 000 $ początkowego finansowania zostanie przeznaczona na opracowanie silnika BE-4, który będzie generował 550 000 funtów ciągu i zużywał kriogeniczną kombinację skroplonego gazu ziemnego i cieczytlen.

Dwa silniki BE-4 wzmocnią pierwszy stopień rakiety Vulcan. Urzędnicy twierdzą, że BE-4 jest w pełni finansowany przez firmę za pośrednictwem United Launch Alliance. Finansowanie przez Siły Powietrzne wesprze postęp firmy w integracji silnika BE-4 z pojazdem nośnym Vulcan.

Aerojet Rocketdyne reklamuje AR1 jako najłatwiejszy zamiennik RD-180 ze względu na mieszankę proszku i rozmiar. Wymagane są dwa silniki AR1, aby spełnić osiągi jednego dwudyszowego silnika RD-180 w Atlasie V.

Kierownicy ULA twierdzą, że silnik BE-4 z Blue Origin, przedsiębiorczej firmy kosmicznej założonej przez Amazon.com, będzie szybciej gotowy i będzie łatwiejszy do odzyskania do ponownego użycia.

Podczas gdy silnik RD-180 miał przewagę dzięki ponad 60 udanym premierom, nadszedł czas na amerykańskie inwestycje w krajową produkcję podobnych silników.

BE-4 ma zakończyć walidację w 2017 roku, a ULA planuje pierwszy lot rakiety Vulcan do końca 2019 roku.

Siły Powietrzne finansują również budowę w przestrzeni kosmicznej w celu zamieszkania astronautów podczas eksploracji kosmosu i usług satelitarnych.

ULA kontynuuje współpracę zarówno z Blue Origin, jak i Aerojet Rocketdyne. Towarzyszy dwóm wariantom nowej generacji amerykańskich silników, dlatego firma łączy siły z dwoma wiodącymi światowymi firmami kosmicznymi.

ULA przechowuje silnik AR1 Aerojet Rocketdyne jako zapasowyopcja. Ostateczny wybór spodziewany jest pod koniec 2016 roku.

Zobowiązania finansowe Sił Powietrznych wobec Aerojet Rocketdyne i ULA otwarte po 29 lutego 2016 r., po zawarciu podobnych umów ze SpaceX i Orbital ATK. Nowy projekt wzmacniacza rakiety na paliwo stałe wykonany przez Orbital ATK dla rakiety Vulcan i dla własnej wyrzutni, otrzyma również finansowanie Orbital ATK.

Cień w kosmosie z ziemskich „chmur”

Rosyjskie silniki RD-180 nie mają alternatywy w Stanach. Jim Meiser, wiceprezes Aerojet Rocketdyne, uważa, że Stany Zjednoczone nie przywiązują wystarczającej uwagi do rozwoju własnych prototypów tlenu i nafty.

Powiedział, że Ameryka zdecydowanie pozostaje w tyle za Rosjanami i Chińczykami w tworzeniu takich systemów napędowych. Wspomniał też, że Stany Zjednoczone opracowały już silnik tlenowo-naftowy, który jest w eksploatacji Merlin 1D. Jest produkowany przez SpaceX. Dopiero teraz pod względem swoich cech nie ustępuje RD-180.

Oczywiście to kompletna bzdura, ponieważ ziemskie chmury nie mogą rzucać cienia w kosmos. Ale w sensie politycznym – niestety są odrzucane.

US: Przemysłowcy spokojni, politycy zaniepokojeni

Wysoki urzędnik sił powietrznych USA mówi, że przestanie wystrzeliwać satelity bezpieczeństwa narodowego na pokładzie rakiety Atlas V United Launch Alliance, jeśli Departament Skarbu uzna, że import rosyjskich silników nie narusza amerykańskich sankcji.

Wcześniej senator John McCain zapytał Siły Powietrzneudowodnić, że niedawna reorganizacja rosyjskiego przemysłu rakietowego i kosmicznego nie powoduje, że zakup silników RD-180 jest naruszeniem amerykańskich sankcji nałożonych na rosyjskich urzędników w 2014 roku.

Agendy rządowe USA, kierowane przez Departament Skarbu, przyglądają się dostawom RD-180 świeżym okiem. I jesteśmy gotowi nie stosować się do sankcji. Uziemienie Atlas V stworzyłoby większą przeszkodę dla Pentagonu niż walka.

McCain przeprowadził przesłuchanie w wojskowym porcie kosmicznym, w którym wezwał siły powietrzne do uzyskania nowej opinii prawnej, że import RD-18O narusza amerykańskie sankcje nałożone na rosyjskich urzędników po aneksji ukraińskiego Półwyspu Krymskiego.

McCain wyróżnił dwóch wysokich rangą rosyjskich urzędników: rosyjskiego wicepremiera Dmitrija Rogozina i Siergieja Czemiezowa, doradcę prezydenta Rosji Władimira Putina. Do niedawna byli obserwatorami w sektorze kosmicznym. Chociaż nie czerpią korzyści finansowych ze sprzedaży RD-180, zostali ukarani.

28 grudnia, z rozkazu Putina, rosyjski sektor kosmiczny jest reorganizowany. Ta restrukturyzacja wprowadza zmiany w rosyjskim przemyśle kosmicznym i agencji kosmicznej Roskosmos w ramach nowej korporacji państwowej, zwanej również Roskosmos.

McCain zauważył, że tą organizacją kieruje obecnie Rogozin; Czemiezow też ma z tym coś wspólnego. Rogozin i Czemiezow byli jednymi z pierwszych rosyjskich urzędników, którzy otrzymali sankcje podczas kryzysu ukraińskiego. Ani jedno anidrugi nie może wjechać do USA. Posiadane przez nich zasoby zostały zamrożone.