Russian RD-180 raketmotorer: specifikationer

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

Russian RD-180 raketmotorer har varit ett stridspunkt mellan de två amerikanska företagen United Launch Alliance (ULA) och konkurrenten Orbital Sciences. Den förra hindrar den senare från att köpa motorer till sina Antares-missiler.

Clash of the Titans

Det var Orbital Sciences deltagande i statliga anbudsköp som var skyldig. ULA hindrar olagligt konkurrenter från att köpa RD-180-motorer från två företag. Dessa är RD Amross-entreprenören - SNPPO Energomash - och den amerikanska mellanhanden Pratt & Whitney Rocketdyne. Den förra producerar den erforderliga RD-180 raketmotorn för flytande drivmedel. Den andra levererar komponenter till USA.

Den enda flytande drivmedelsmotorn RD-180 är optim alt lämpad för anbudsinköp som annonserats av den amerikanska regeringen. Enligt experter är egenskaperna hos dessa komponenter idealiska för tunga bärraketer och NASA:s behov.

Vad är RD-180-raketmotorn

RD-180 är en tvåkammarderivata av fyrkammars RD-170 som används av Zenit. Raketmotorer för flytande drivmedelRD-180 efterbrännaren med sluten cykel packar den höga prestanda, bekvämlighet och återanvändbarhet hos RD-170 i en storlek som matchar motorkraven för Atlas V Evolved Expendable Launch Vehicle.

RD-180 – Hydraulmotor för att manövrera styrventilen och avböjningskraftsvektorn i kardanerna, med pneumatik för att manövrera ventilen och utblåsningssystemet: tryckramen för lastfördelning är självförsörjande som en del av motorn. Motorn i starten använder LOX-bly, med efterförbränning av generatorgas och LOX, rik på gasturbindrift. Så ställ in en prestandaökning på 10 procent jämfört med driftsökningen för amerikanska motorer och anta en ren, återanvändbar drift. Endast i huvudenheten krävde turbopumpen och boosterpumpen utveckling för att skala från RD-120 och RD-170. Alla andra komponenter togs direkt från RD-170.

RD-180 utvecklades på 42 månader till en bråkdel av kostnaden för en typisk amerikansk motordesign. Motorn körs på en mellanliggande Atlas III och en standard Atlas V-booster.

RD-180 är utrustad med två par förbränningskammare och munstycken. Motorn utvecklades och producerades av den ryska forsknings- och produktionsföreningen Energomash. Fotogen används som bränsle, flytande syre är ett oxidationsmedel. Kostnaden för RD-180-raketmotorn 2010 var 9 miljoner USD.

Beskrivning av konstruktion

1. LOX/fotogenraketbränsle.
2. Två tryckkammare (kardans +8 grader).
3. Ett syrerikt block framför brännaren.
4. THA högtrycksenhet.
5. Tvåstegsbränslepump.
6. Enstegs syrgaspump.
7. Enkel turbin.
8. Självantändande tändning.
9. Autonoma hydraulsystem (ventiler, TVC) som drivs av fotogen från en bränslepump.
10. Hälsoövervakning och livsförutsägelsesystem.
11. Automatisk flygförberedelse (efter installation på fordonet automatiseras alla operationer genom lansering).
12. Minimering av gränssnittet från startplattan och fordon (pneumatiska och hydrauliska system, autonoma, elektriska integrerade paneler, tryckram för att förenkla det mekaniska gränssnittet).
13. Miljövänlig drift med rik oxidator som startar förbrännarens tändning, såväl som start- och avstängningslägen för oxidationsmedel som eliminerar koksning och oförbränd potentiellt förorenad fotogen.
14. 50-100 % kontinuerlig strypning med förbehåll för potentiell bana och motormatchning i re altid på plats innan fixering lanseras.
15. 80 % RD-170 delar.
16. Albaric kammare: 256, 6 bar.
17. Ytfaktor: 36, 4.
18. Trivkraft-till-vikt-förhållande: 77, 26.
19. Oxidator-bränsleförhållande: 2, 72.

Engine RD-180. Funktioner

• Specific gravity: 5480 kg (12080 lb).
• Höjd: 3,6 m (11,67 fot).
• Diameter: 3,2 m (10,33 fot).
• Specifik impuls: 337,8 s.
• Specifik impuls vid havsnivån: 311,3 s
• Inspelningstid: 270 sek.
• Första lansering: 2000

Historia

I november 1996 genomförde produktionsföreningen Energomash det första testet av RD-180. Motorn utsågs till vinnare i anbudsförfaranden för installation i Atlas bärraket av amerikanska Lockheed Martin Corporation. Detta var nödvändigt för tillbakadragandet av lovande bemannade fartyg. Sedan dess har RD-180-motorerna blivit de mest efterfrågade.

Motorn är återanvändbar. Sofistikerad ledning försåg NPO Energomash med nästan legendariska tillförlitliga affärer med USA. I december 2012 levererades ett kontrakt som ger företaget en garanti för tillverkning av motorer fram till 2019. All produktion är koncentrerad till Ryssland.

Skapa en ersättare för RD-180 i USA

Ukrainska händelser ledde till sanktioner som begränsar möjligheten att använda ryska raketmotorer för USA. RD-180 måste ersättas med en amerikansktillverkad analog. I december 2014 antogs en ändring av kammaren. Det förbjöd användningen av ryska RD-180. Motorn kommer att fortsätta att köpas under det befintliga leveranskontraktet fram till 2019 mellan Energomash och ULA.

Trots fortsatt samarbete och leveranser av RD-180 enligt befintliga avtal, beordrade USA:s försvarsminister att samarbetet med Ryssland skulle avslutas och övergångenför amerikanska delar. Amerika är skyldigt att göra sig av med det ryska beroendet på de militärpolitiska sfärerna.

Till detta svarade Frank Kendall (försvarsminister för förvärv) att Pentagon inte hade något att ersätta de ryska RD-180-motorerna. Som ett alternativ till den nuvarande situationen tillkännagav Amerika ett anbud för tillverkning av sina egna motorer med liknande egenskaper på sitt territorium.

Rysslands vice premiärminister Dmitrij Rogozin sa att han var redo att stoppa leveransen av raketmotorer RD-180 och K-33 till Amerika.

Hur mycket kostar en RD-180 raketmotor för USA

Låt oss prata om priser. SpaceNews rapporterade att RD-180-motorn behövde bytas ut. För USA skulle ett sådant infall kosta 1,5 miljarder dollar. Inte ett litet belopp.

Hur mycket kostar RD-180-motorn? Hela prototypimplementeringsprojektet kommer att pågå i minst sex år. Enligt experter har USA inte möjlighet att helt överge användningen av RD-180-motorer. Det är omöjligt att lösa problemet på kort tid, eftersom motorerna kommer att vara klara först 2022.

Trots det amerikanska flygvapnets försäkringar om att RD-180 finns i lager i erforderlig mängd, finns det fortfarande en brist. Därför kommer många lanseringar att behöva skjutas upp. Utgifterna i detta område kan stiga till 5 miljarder USD. Medan USA konkurrerar och tillämpar sanktioner, står Kina redan i kö för produktion av RD-180.

Perspektiv

Pentagon har tilldelat minst 162 miljoner dollar till Aerojet Rocketdyne och United Launch Alliance för att arbeta iutvecklingsområden för AR1- och BE-4-raketmotorer, kandidater för att ersätta den rysktillverkade motorn som för närvarande flyger Atlas V-raketen.

Det amerikanska flygvapnet slutför en initial investering i nya raketmotorer när militären försöker komma bort från sitt beroende av den ryska RD-180-motorn som används på Atlas V, som lanserar de flesta amerikanska statliga satelliter för säker kommunikation, navigation och underrättelseinsamling av information. Flygvapnet ingår ett offentligt-privat partnerskap med Aerojet Rocketdyne och ULA, och tillhandahåller företagsmedel för att samfinansiera motorutveckling.

ULA:s VD och koncernchef fortsätter att träffas för att uppnå målet att förse USA med de mest pålitliga lanseringssystemen till det mest överkomliga priset, samtidigt som man utvecklar en ny motor som kommer att introducera helt nya möjligheter för användning av blanksteg.

Avtalet med Aerojet Rocketdyne omfattar utveckling och testning av AR1-raketmotorn. Detta är en kraftenhet som bränner fotogenblandning och flytande syre. Det här är samma drivmedelskomponenter som i RD-180-motorn för Atlas V.

Aerojet Rocketdyne siktar på att ha en luftvärdig motor senast 2019, men första lansering förväntas inte förrän 2020. Flygvapnet satsar på minst 115,3 miljoner dollar till utvecklingsprogrammet AR1 samtidigt som Aerojet Rocketdyne och ULA investera 57,7 miljoner dollar tillsammans, sa Aerojet Rocketdyne i ett uttalande.

Före testning slutade regeringens beslut att fortsätta stödet för AR1-motorprogrammet på 804 miljoner dollar – med 536 miljoner dollar från flygvapnet och 236 miljoner dollar från Aerojet Rocketdyne och ULA.

"AR1 kommer att återföra USA i täten när det gäller att producera kärnraketmotorer för fotogen," sa Drake i ett pressmeddelande. "Vi införlivar de senaste framstegen inom toppmodern tillverkning samtidigt som vi utnyttjar vår rika kunskap om nästa generations raketmotorer, allt görs för att introducera motorer som kommer att sluta vårt beroende av en utländsk leverantör för att lansera vår nations nationella säkerhetstillgångar."

AR1-motorn kommer att inkludera 3D-printade delar och köras på berikat syre med generatorgas efterbränning. Detta är en mer effektiv motorcykel än vad som för närvarande är tillgängligt i andra flytande kolväten i amerikanska raketmotorer.

BE-4-motorn är i fokus för flygvapnet. För dess genomförande tilldelas kontantinjektioner. Flygvapnet har åtagit sig att betala minst 46,6 miljoner dollar till United Launch Alliance för nästa generation av Vulcan-raketen. ULA gick också med på att lägga till 40,8 miljoner USD enligt villkoren i regeringens pris.

Lejonparten av den initiala finansieringen på $45 800 000 kommer att gå till att utveckla BE-4-motorn, som kommer att generera 550 000 pund dragkraft och förbruka en kryogen kombination av flytande naturgas och vätskasyre.

Två BE-4-motorer kommer att förstärka det första steget av Vulcan-raketen. Tjänstemän säger att BE-4 finansieras helt av företaget genom United Launch Alliance. Flygvapnets finansiering kommer att stödja företagets framsteg när det gäller att integrera BE-4-motorn med Vulcan-raketen.

Aerojet Rocketdyne annonserar AR1 som den enklaste ersättningen för RD-180 på grund av dess pulverblandning och storlek. Två AR1-motorer krävs för att uppfylla prestandan hos en RD-180-motor med dubbla munstycken på en Atlas V.

ULA-chefer säger att BE-4-motorn från Blue Origin, ett entreprenöriellt rymdföretag grundat av Amazon.com, kommer att vara klar snabbare och i slutändan blir lättare att återställa för återanvändning.

Medan RD-180-motorn hade fördelen av mer än 60 framgångsrika lanseringar, var det dags för amerikanska investeringar i inhemsk produktion av liknande motorer.

BE-4 ska slutföra sin validering 2017, och ULA siktar på den första flygningen av Vulcan-raketen i slutet av 2019.

Flygvapnet finansierar också konstruktion i yttre rymden för astronauters boende i utforskning av rymden och satellittjänster.

ULA fortsätter att arbeta med både Blue Origin och Aerojet Rocketdyne. Den följer med två varianter av nästa generations amerikanska motorer, vilket är anledningen till att företaget samarbetar med två av världens ledande rymdföretag.

ULA behåller Aerojet Rocketdynes AR1-motor som backup alternativ. Det slutgiltiga urvalet väntas i slutet av 2016.

Air Force finansiella åtaganden till Aerojet Rocketdyne och ULA öppnar efter den 29 februari 2016 efter att liknande avtal ingicks med SpaceX och Orbital ATK. Nytt solid raketbooster-projekt gjort av Orbital ATK för ULA:s Vulcan-raket och för sin egen bärraket, kommer också att få finansiering från Orbital ATK.

Skugga i rymden från jordens "moln"

Ryska RD-180-motorer har inget alternativ i USA. Jim Meiser, vicepresident för Aerojet Rocketdyne, anser att USA inte uppmärksammar utvecklingen av sina egna syre-fotogen-prototyper tillräckligt.

Han sa att Amerika definitivt ligger bakom ryssarna och kineserna när det gäller att skapa sådana framdrivningssystem. Han nämnde också att USA redan har utvecklat en syrgas-fotogenmotor, som är i drift Merlin 1D. Den är tillverkad av SpaceX. Först nu, när det gäller dess egenskaper, faller den inte under RD-180.

Det här är naturligtvis fullständigt nonsens, eftersom markbundna moln inte kan kasta någon skugga i rymden. Men i politisk mening - tyvärr, de kasseras.

USA: Industriister lugna, politiker oroliga

En högt uppsatt amerikansk flygvapentjänsteman säger att han kommer att sluta skjuta upp nationella säkerhetssatelliter ombord på United Launch Alliances Atlas V-raket om finansdepartementet anser att import av ryska motorer inte bryter mot USA:s sanktioner.

Tidigare frågade senator John McCain flygvapnetför att bevisa att den senaste omorganisationen i Ryssland av dess raket- och rymdindustri inte gör köpet av RD-180-motorer till ett brott mot amerikanska sanktioner som infördes mot ryska tjänstemän 2014.

Amerikanska statliga myndigheter, ledda av finansdepartementet, tar en ny titt på RD-180-leveranserna. Och vi är redo att inte följa sanktionerna. Att jorda Atlas V skulle skapa ett större hinder för Pentagon än att slåss.

McCain höll en militär rymdhamnsutfrågning där han uppmanade flygvapnet att få en ny juridisk åsikt om att importen av RD-18O bryter mot USA:s sanktioner mot ryska tjänstemän efter annekteringen av Ukrainas Krimhalvö.

McCain pekade ut två högt uppsatta ryska tjänstemän: Rysslands vice premiärminister Dmitrij Rogozin och Sergei Chemezov, rådgivare till Rysslands president Vladimir Putin. Tills nyligen var de observatörer inom rymdsektorn. Även om de inte tjänar ekonomiskt på försäljningen av RD-180, har de fått sanktioner.

Den 28 december, på order av Putin, omorganiseras den ryska rymdsektorn. Denna omstrukturering gör justeringar av den ryska rymdindustrin och rymdorganisationen Roscosmos under ett nytt statligt bolag, även kallat Roskosmos.

McCain noterade att denna organisation för närvarande leds av Rogozin; Chemezov har också med detta att göra. Rogozin och Chemezov var bland de första ryska tjänstemännen som fick sanktioner under den ukrainska krisen. Varken en ellerden andra kan inte komma in i USA. De tillgångar de äger har frysts.