РД-180
 Испытательные стрельбы РД-180 в Центре космических полетов имени Маршалла | |
| Страна происхождения |  Россия |
|---|---|
| Первый полет | 24 мая 2000 г. |
| Дизайнер | NPO Energomash |
| Производитель | NPO Energomash |
| Приложение | Бустер |
| Предшественник | РД-170 |
| Статус | Активный |
| Жидкотопливный двигатель | |
| Порох | ЛОКС / РП-1 |
| Соотношение смеси | 2,72 (73% О 2 , 27% РП-1) |
| Цикл | Поэтапное сжигание |
| Конфигурация | |
| Камера | 2 |
| Соотношение сопел | 36.87 |
| Производительность | |
| Тяга, вакуум | 4150 кН (930 000 фунтов силы ) |
| Тяга, на уровне моря | 3830 кН (860 000 фунтов силы ) |
| Диапазон дроссельной заслонки | 47–100% |
| Соотношение тяги к весу | 78.44 |
| в камере Давление | 26,7 МПа (3870 фунтов на квадратный дюйм) |
| Удельный импульс , вакуум | 338 с (3,31 км/с) |
| Удельный импульс , на уровне моря | 311 с (3,05 км/с) |
| Массовый расход | 1250 кг/с (165 000 фунтов/мин) |
| Время горения | 270 секунд |
| Размеры | |
| Длина | 3,56 м (11,7 футов) |
| Диаметр | 3,15 м (10,3 фута) |
| Сухая масса | 5480 кг (12080 фунтов) |
РД -180 ( русский : Ракетный Двигатель-180 (РД-180) , латинизированный : Ракетный Двигатель-180 , букв. «Ракетный Двигатель-180») — ракетный двигатель , разработанный и построенный в России. Он имеет двойную камеру сгорания , конструкцию с двумя форсунками и работает на смеси RP-1 / LOX . РД-180 является производным от линейки ракетных двигателей РД-170 , которые использовались в советской ракете-носителе «Энергия» . Двигатель был разработан для использования на американских Atlas III и Atlas V ракетах-носителях и впервые поднялся в воздух в 2000 году. Он никогда не использовался ни на одной другой ракете. Двигатель успешно пролетел на всех шести рейсах Atlas III и на 99 полетах Atlas V, за исключением одного некритического отказа в марте 2016 года.
Atlas V постепенно выводится из эксплуатации из-за последствий для национальной безопасности, связанных с использованием двигателя российского производства. [1] что стало проблемой после аннексии Крыма Россией . В 2021 году производитель Atlas United Launch Alliance объявил, что снимает с производства Atlas V и уже принял поставки двигателей РД-180 для оставшихся ракет. [2] По состоянию на июнь 2024 г. [update], осталось 16 пусков. В 2022 году российские поставки и техническое обслуживание были прекращены в результате торговых санкций, введенных после вторжения России в Украину в 2022 году .
Дизайн и характеристики
[ редактировать ]
- Гелий
- Жидкий кислород низкого давления
- Жидкое топливо низкого давления
- Жидкое топливо высокого давления
- Газообразный кислород высокого давления и продукты сгорания форкамеры
- ЧЕТЫРЕ
- Электрогидравлический привод
- МР-контроль ЧЕТЫРЕ
- Контроль соотношения смешивания EHA
- Топливный клапан ПБ
- Топливный клапан форкамеры
Камеры сгорания РД-180 имеют один турбонасосный агрегат, как и у его предшественника, четырехкамерного РД-170 . РД-180 работает на смеси RP-1 / LOX при высоком давлении и использует чрезвычайно эффективный ступенчатый цикл сгорания . Двигатель работает с соотношением окислителя к топливу 2,72 и использует обогащенную кислородом предварительную камеру сгорания, в отличие от типичных американских моделей с обогащенным топливом.
Термодинамика цикла позволяет богатой кислородом камере предварительного сгорания обеспечивать большее соотношение мощности к весу , но с тем недостатком, что газообразный кислород под высоким давлением и высокой температурой должен транспортироваться по всему двигателю. Если бы поверхности, контактирующие с этим кислородом, были голыми металлами, они бы подверглись коррозии слишком быстро. РД-180 решает эту проблему за счет нанесения инертного эмалевого покрытия на все металлические поверхности, контактирующие с горячим кислородом. [3]
Движения форсунок двигателя контролируются четырьмя гидроприводами . Двигатель можно дросселировать от 47% до 100% номинальной тяги. [4]
История
[ редактировать ]Корни ракетного двигателя РД-180 уходят в советскую ракету-носитель «Энергия» . Четырехкамерный двигатель РД-170 был разработан для использования в навесных ускорителях этого корабля, который в конечном итоге запустил орбитальный корабль «Буран» . Этот двигатель был сокращен до двухкамерной версии за счет объединения устройств внутреннего сгорания РД-170 с турбомашиной половинного размера. После успешной работы на испытательном стенде и соглашений на высоком уровне между правительством США и правительством России двигатели были импортированы в США для использования на самолетах Lockheed Martin Atlas III , летавших с 2000 по 2005 год. Двигатель используется с тех пор. 2002 год — United Launch Alliance Atlas V , преемник Atlas III. [5]
Двигатель имеет конструктивные особенности аналогичные [ нужны разъяснения ] до НК-33 , который был разработан другим бюро ( Кузнецова ) почти десятилетием ранее.
Проблемы с доступностью в 2014–2015 гг.
[ редактировать ]Сомнения в надежности цепочки поставок РД-180 возникли после военной интервенции России в Украину в марте 2014 года. На протяжении более 13 лет с момента первого использования двигателя в ракете-носителе Atlas III в 2000 году серьезной опасности не было. поставки двигателей, несмотря на неровную историю американо-российских отношений со времен холодной войны . Однако ухудшение отношений между Западом и Россией после марта 2014 года привело к нескольким добровольным блокировкам, включая кратковременный судебный запрет со стороны судов США, в котором было неясно, распространяется ли сфера санкций США на импорт российского двигателя. [6]
13 мая 2014 года вице-премьер России Дмитрий Рогозин заявил, что «Россия запретит Соединенным Штатам использовать ракетные двигатели российского производства для военных запусков». [7] — частая полезная нагрузка ракеты -носителя ULA Atlas V , первая ступень которой оснащена одним двигателем РД-180, который расходуется после каждого полета. [8] В ответ ВВС США обратились к Аэрокосмической корпорации с просьбой оценить альтернативы оснащения ракеты-носителя Atlas 5 двигателями, отличными от РД-180. По предварительным оценкам 2014 года, для замены РД-180 на Atlas V потребуется пять или более лет. [9]
Несмотря на то, что российское правительство могло прекратить поставки в ОЛА импортных двигателей РД-180, Конгресс США , при растущей поддержке со стороны ВВС , пришел к мнению, что строить в США производственную линию для РД-180 было бы невыгодно. -180, главным образом потому, что для этого потребуется лицензия российского правительства. Однако в 2014 году Конгресс США поддержал новую программу США по производству ракетных двигателей, предусматривающую внедрение нового двигателя к 2022 году. [10]
В июне 2014 года компания Aerojet Rocketdyne предложила федеральному правительству «профинансировать совершенно новую ракетную двигательную установку американского производства», керосиновый ракетный двигатель AR-1 с тягой 2200 килоньютон (500 000 фунтов силы ) . По состоянию на июнь 2014 г. [update]По прогнозам Aerojet, стоимость каждого двигателя составит менее 25 миллионов долларов США за пару двигателей, не считая затрат на разработку в размере до 1 миллиарда долларов США, которые будут финансироваться правительством США. В Aerojet считали, что AR-1 может заменить РД-180 в парке усовершенствованных одноразовых ракет-носителей США и что он будет более доступным. [11]
21 августа 2014 года ВВС США опубликовали официальный запрос информации (RFI) о замене РД-180. RFI ищет информацию о «вариантах материалов для ракетных двигателей и/или систем запуска, которые могли бы обеспечить экономически эффективные, коммерчески жизнеспособные решения для текущих и будущих требований к запуску в космос национальной безопасности (NSS). Космическое командование ВВС (AFSPC) рассматривает возможность приобретения стратегия по стимулированию коммерческой разработки ракетных двигательных установок и/или систем запуска для Evolved Expendable Launch Vehicle космических перевозок класса (EELV)». Накануне United Launch Alliance получила два РД-180, первые после российской аннексии Крыма . Было неясно, когда и будет ли заменен РД-180, и RFI запросил несколько вариантов, включая сходство с российским двигателем, будет ли он иметь новую конфигурацию и использование «альтернативных ракет-носителей» для миссии EELV. . [12]
В 2014 году RD-Amross продавала РД-180 ULA по 23,4 миллиона долларов каждый. [13]
В январе 2015 года Корпорация «Орбитальные науки» получила все необходимые разрешения от госорганов на поставку 60 двигателей от НПО «Энергомаш». [14]
24 декабря 2015 года United Launch Alliance объявила, что разместила заказ на дополнительные двигатели РД-180 для использования на ракете-носителе Atlas V в дополнение к 29 двигателям, которые компания заказала до введения санкций США против России из-за Крыма. и всего через несколько дней после того, как Конгресс США снял запрет на российские двигатели для американских ракет. [ нужна ссылка ]
Планируемое производство РД-180 в США
[ редактировать ]Было несколько планов по производству РД-180 в США, но ни один из них не осуществился.
В рамках RD AMROSS компания Pratt & Whitney имеет лицензию на производство РД-180 в США. Согласно оценке GAO отдельных основных программ вооружений, проведенной в 2005 году, Pratt & Whitney планировала начать производство РД-180 в США в 2008 году, а первый военный запуск намечен на 2012 год. [15] но этого не произошло.
В феврале 2015 года компания United Launch Alliance (ULA) объявила, что рассматривает возможность начала производства российского двигателя РД-180 в США на заводе по производству ступеней ракеты в Декейтере , штат Алабама. Двигатели, произведенные в США, будут использоваться только для правительственных гражданских (НАСА) и коммерческих запусков, но не для военных запусков США. Этот проект был резервным планом работы ULA по разработке нового двигателя совместно с Blue Origin для BE-4 . [16] В 2014 году Министерство обороны подсчитало, что для начала внутреннего производства двигателя РД-180 в США потребуется примерно 1 миллиард долларов и пять лет. [17]
Всего к 14 апреля 2021 года «Энергомаш» поставил в США 122 ракетных двигателя РД-180 за более чем 20 лет. [18]
В интервью 26 августа 2021 года генеральный директор ULA Тори Бруно рассказал, что три или четыре РД-180 были установлены на ракеты Atlas V для предстоящих миссий, а остальные лежали на складе. «Мы согласились на досрочную поставку РД-180, если хотите, чтобы я мог разорвать эти отношения и не зависеть от [России], потому что именно об этом нас просил Конгресс», — сказал он. 122 двигателя РД-180 от «Энергомаша» принесли миллиардные доходы российской космической программе. [19]
Варианты замены РД-180
[ редактировать ]Было исследовано несколько вариантов замены РД-180 на Атласе V, но в конечном итоге ULA решила заменить ракету на Vulcan Centaur .
В феврале 2010 года, несмотря на наличие необходимой документации и юридических прав на производство РД-180 в США, НАСА рассматривало возможность разработки собственного двигателя основной ступени, который был бы «способен создавать высокие уровни тяги, примерно равные или превышающие характеристики двигателя российского производства». НАСА хотело создать полностью работоспособный двигатель к 2020 году или раньше, в зависимости от партнерства с Министерством обороны США. [20]
По геополитическим и политическим соображениям США United Launch Alliance рассмотрела возможную замену российского двигателя РД-180, используемого на первой ступени ракеты-носителя ULA Atlas V. Официальные контракты на проведение исследований были заключены в июне 2014 года с рядом компаний. Американские поставщики ракетных двигателей. [1]
В сентябре 2014 года ULA объявила, что вступила в партнерство с Blue Origin для разработки двигателя BE-4 LOX метанового , для замены РД-180 на новом ускорителе первой ступени который придет на смену Atlas V. В то время Blue Origin уже третий год разрабатывала двигатель, и ULA ожидала, что новая ступень и двигатель начнут летать не ранее 2019 года. Два 2400 килоньютон (550 000 фунтов силы двигателя BE-4 с тягой ) будет использоваться на новой ракете-носителе. [1]
Dynetics и Aerojet Rocketdyne (AJR) также предложили свой ракетный двигатель AR1 , работающий на углеводородном топливе, в качестве замены РД-180. [21] [22] Генеральный директор ULA Тори Бруно заявил в начале 2015 года, что и вариант AR-1, и производство RD-180 в США компанией ULA по лицензии являются резервными вариантами основного варианта, который ULA использовала с двигателем Blue Origin BE-4. [16] К марту 2016 года ВВС США подписали контракты на разработку с AJR и Blue Origin для финансирования разработки обоих двигателей. [23]
Первый полет Vulcan с новыми двигателями состоялся в январе 2024 года. [24]
По состоянию на 25 мая 2020 года (20 лет со дня первого запуска РН «Атлас» с РД-180) все 90 пусков к настоящему времени признаны успешными. [ кем? ]
Приложения
[ редактировать ]В начале 1990-х годов подразделение General Dynamics Space Systems (позже купленное Lockheed Martin ) приобрело права на использование РД-180 в усовершенствованной одноразовой ракете-носителе (EELV) и программе «Атлас» . Поскольку эти программы были задуманы для поддержки запусков правительства США, а также коммерческих запусков, было также организовано совместное производство РД-180 с компанией Pratt & Whitney . Однако все производство происходило в России. Двигатель продавало совместное предприятие российского разработчика и производителя двигателей НПО «Энергомаш» и Pratt & Whitney, названное RD Amross .
РД-180 был впервые установлен на машине Atlas IIA-R, которая представляла собой машину Atlas IIA с российским (отсюда и R) двигателем, заменившим предыдущий основной двигатель. Позднее этот автомобиль был переименован в Atlas III . Была предпринята дополнительная программа разработки для сертификации двигателя для использования на модульной Common Core Booster первой ступени Atlas V. ракеты
Перспективное использование
[ редактировать ]РД-180 предлагалось использовать [25] с новым семейством «Русь-М» российских космических ракет-носителей , предложенным подрядчиками Роскосмоса , [26] [27] но программа была отменена Российским космическим агентством в октябре 2011 года. [28]
В марте 2010 года Джерри Грей, консультант Американского института аэронавтики и астронавтики и Ассоциации университетских космических исследований и бывший профессор аэрокосмической техники Принстонского университета , предложил использовать РД-180 для перспективной тяжелой ракеты-носителя НАСА. Для тех, кого может беспокоить чрезмерная зависимость от России, он отметил, что RD Amross «очень близок к производству американской версии РД-180 и при некотором вливании финансирования НАСА мог бы начать производство этого двигателя (и возможно, даже тяга РД-170 в 1 700 000 фунтов силы или 7,6 МН) через несколько лет». [29]
2022 г. Вторжение России в Украину
[ редактировать ]24 февраля 2022 года Россия начала масштабное военное вторжение на Украину . Шесть дней спустя, 2 марта 2022 года, когда Россия продолжила вторжение, они объявили о прекращении всех продаж и поддержки двигателей РД-180 Соединенным Штатам в ответ на санкции, введенные США в отношении России за нападение на Украину. [30]
См. также
[ редактировать ]- Сравнение орбитальных ракетных двигателей
- Поэтапный цикл сгорания, используемый в двигателе
- РД-191 Разрабатывается вариант двигателя для ракеты «Ангара»
- РД-0124 использовался в корабле "Союз-2.1б".
- РД-107 используется в ракетах Р-7 «Семёрка» и «Союз ФГ».
- РД-58. Разгонный блок Двигатель РП-1 / ЛОКС, используемый в ракете Н-1 , производные, используемые в «Протон» и «Зенит». ракетах
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Ферстер, Уоррен (17 сентября 2014 г.). «ULA инвестирует в двигатель Blue Origin в качестве замены РД-180» . Космические новости. Архивировано из оригинала 18 сентября 2014 года . Проверено 19 сентября 2014 г.
- ^ Рулетка, Джои (26 августа 2021 г.). «ULA прекращает продажу своей центральной части Atlas V, открывая путь к выводу ракеты из эксплуатации» . Грань . Проверено 1 сентября 2021 г.
- ^ Многоразовая бустерная система: обзор и оценка . Национальная академическая пресса. Январь 2013. с. 29. ISBN 978-0-309-26656-7 . Проверено 23 июля 2024 г.
- ^ Руководство пользователя Atlas V Launch Services (PDF) (ред. 11-е изд.). Сентенниал, Колорадо: United Launch Alliance. Март 2010 г. стр. А8-9. Архивировано (PDF) из оригинала 14 декабря 2020 года . Проверено 6 декабря 2020 г.
- ^ Двигатели, пришедшие с холода! . Телевизионная корпорация «Четвертый канал». 2000 . Проверено 19 мая 2014 г.
- ^ Фауст, Джефф (12 мая 2014 г.). «Замена РД-180» . Космический обзор . Архивировано из оригинала 14 мая 2014 года . Проверено 13 мая 2014 г.
- ^ «Россия отвечает на санкции США из-за Украины» . Новости ИТВ . 13 мая 2014 г. Архивировано из оригинала 14 мая 2014 г. . Проверено 13 мая 2014 г.
- ^ Гопал Ратнам и Генри Мейер (13 мая 2014 г.). «Россия запретила продажу ракетных двигателей военным США» . Блумберг . Архивировано из оригинала 14 ноября 2014 года . Проверено 28 декабря 2014 г.
- ^ де Сельдинг, Питер Б. (19 мая 2014 г.). «Оценки времени, необходимого для замены РД-180, сильно различаются» . Космические новости . Архивировано из оригинала 19 мая 2014 года . Проверено 16 мая 2014 г.
- ^ «Растет поддержка нового ракетного двигателя в США» . Авиационная неделя . 26 мая 2014 г. Архивировано из оригинала 27 мая 2014 г. . Проверено 27 мая 2014 г.
- ^ Батлер, Эми (3 июня 2014 г.). «Aerojet Rocketdyne планирует получить 25 миллионов долларов за пару двигателей AR-1» . Авиационная неделя. Архивировано из оригинала 1 июля 2014 года . Проверено 16 июня 2014 г.
Aerojet Rocketdyne планирует стоимость каждой пары новых двигателей AR-1 в размере 20–25 миллионов долларов, поскольку компания продолжает лоббировать в правительстве финансирование совершенно новой ракетной двигательной установки американского производства... Попытки построить новую , 500 000 фунтов. Двигательная установка на жидком кислороде/керосине с тягой займет около четырех лет с момента заключения контракта и будет стоить примерно от 800 до 1 миллиарда долларов. Такой двигатель планируется использовать для ракеты Atlas V компании United Launch Alliance (ULA), а также для Antares компании Orbital. … [мы] «верим, что [AR-1 будет] на одном уровне, если не лучше, с характеристиками РД-180». Мы также считаем, что это будет более доступно»,
- ^ «ВВС выдает заявку на новый ракетный двигатель взамен отечественной модели» . Времена ВВС. 21 августа 2014 года . Проверено 11 февраля 2023 г.
- ^ Reuters Сделка Пентагона с русскими принесла большую прибыль крошечной фирме из Флориды, ноябрь 2014 г. Архивировано 22 февраля 2019 г. в Wayback Machine .
- ^ «США закупят 60 российских ракетных двигателей на сумму $1 млрд — компания» . itar-tass.com . Архивировано из оригинала 19 января 2015 года . Проверено 10 апреля 2018 г.
- ^ «ОБОРОННЫЕ ЗАКУПКИ: Оценка отдельных крупных программ вооружения» (PDF) . Счетная палата правительства США (GAO) . Март 2005. с. 56. Архивировано (PDF) из оригинала 18 января 2021 года . Проверено 4 сентября 2021 г.
- ^ Jump up to: а б Флейшауэр, Эрик (7 февраля 2015 г.). «Генеральный директор ULA рассказывает о проблемах и планах завода по производству двигателей в Декейтере» . Декейтер Дейли . Архивировано из оригинала 12 июня 2017 года . Проверено 9 февраля 2015 г.
- ^ «Совместное производство РД-180 в США обойдется в 1 миллиард долларов | Aviation Week Network» . Aviationweek.com . Архивировано из оригинала 4 сентября 2021 года . Проверено 5 октября 2021 г.
- ^ "Россия передает последние ракетные двигатели РД-180 США в рамках существующей сделки" . Архивировано из оригинала 25 июля 2021 года . Проверено 4 сентября 2021 г.
- ^ Рулетка, Джоуи (26 августа 2021 г.). «ULA прекращает продажу своей центральной части Atlas V, открывая путь к выводу ракеты из эксплуатации» . Грань . Архивировано из оригинала 4 сентября 2021 года . Проверено 4 сентября 2021 г.
- ^ «Планы НАСА по развитию двигателей находят отклик у некоторых представителей ракетной промышленности» . SpaceNews.com . 26 февраля 2010 г. Проверено 28 декабря 2014 г.
- ^ «Aerojet Rocketdyne планирует получить 25 миллионов долларов за пару двигателей AR-1» . Архивировано из оригинала 1 июля 2014 года . Проверено 16 июня 2014 г.
- ^ «Космический полет сейчас – последние новости – Aerojet Rocketdyne утверждает, что двигатель AR1 лучше всего подходит для Атласа 5» . spaceflightnow.com . Архивировано из оригинала 12 сентября 2015 года . Проверено 10 апреля 2018 г.
- ^ Кларк, Стивен. «Кандидаты ULA на замену двигателя РД-180 получают финансирование ВВС – Spaceflight Now» . Архивировано из оригинала 13 августа 2021 года . Проверено 5 октября 2021 г.
- ^ МакКри, Аарон (8 января 2024 г.). «Вулкан» успешно запустил лунный посадочный модуль «Перегрин» в первый полет . НАСАКосмический полет . Проверено 7 апреля 2024 г.
- ^ «Роскосмос проектирует новый ракетно-космический комплекс Рус-М — Энциклопедия безопасности» . Survincity.com . Архивировано из оригинала 30 ноября 2020 года . Проверено 5 октября 2021 г.
- ^ «РИА Наука – РИА Новости» . Риан.ру. Архивировано из оригинала 8 сентября 2012 года . Проверено 28 декабря 2014 г.
- ^ «Русь М: РД-180» . Russianspaceweb.com. Архивировано из оригинала 27 февраля 2019 года . Проверено 28 декабря 2014 г.
- ^ «Замена законсервированной Россией ракеты «Союз»» . Космический полет сейчас. 7 октября 2011 г. Архивировано из оригинала 2 ноября 2011 г. . Проверено 8 октября 2011 г.
- ^ «Закладывая основу для освоения человеком космоса — SpaceNews.com» . spacenews.com . 29 марта 2010 г. Архивировано из оригинала 5 октября 2021 г. Проверено 10 апреля 2018 г.
- ^ «Россия прекращает продажу ракетных двигателей США, и их космический руководитель сказал: «Пусть они летают на чем-нибудь другом, на своих метлах» » . МСН . Проверено 4 марта 2022 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Страница Astronautix.com о РД-180
- Страница РД-180 (на русском языке) в НПО Энергомаш
- Технические характеристики и конструкция РД-180 (на русском языке)
- Двигатели, пришедшие с холода! , Равноденствие , Телевизионная корпорация «Четвертый канал» , 2000. Документальное видео о разработке российского ракетного двигателя НК-33 и его предшественников для ракеты Н1, разработке ступенчатого цикла сгорания и возможном возрождении в 1990-х годах, которое привело к созданию РД-180. двигатель продан американскому провайдеру запуска Lockheed Martin для Atlas III. (История НК-33 начинается в 24:15–26:00 (программа была закрыта в 1974 году); возрождение 1990-х годов и возможная продажа оставшихся двигателей со склада начинается в 27:25; первое использование в качестве РД-180 на ракете США. запуск в мае 2000 года.)
