РД-180 - RD-180

РД-180
РД-180 test firing.jpg
Испытательные стрельбы РД-180 на Центр космических полетов Маршалла
Страна происхожденияРоссия
Первый полет2000-05-24
ДизайнерНПО Энергомаш
ПроизводительНПО Энергомаш
ЗаявлениеБустер
ПредшественникРД-170
Положение делВ использовании
Жидкостный двигатель
ПропеллентLOX / РП-1
ЦиклПоэтапное горение
Конфигурация
Камера2
Соотношение форсунок36.87
Спектакль
Тяга (вакуум)4,15 МН (930 000 фунтов-силы)
Тяга (SL)3,83 МН (860 000 фунтов-силы)
Отношение тяги к массе78.44
Давление в камере26,7 МПа (3870 фунтов на кв. Дюйм)
язр (Vac.)338 с (3,31 км / с)
язр (SL)311 с (3,05 км / с)
Время горения270 с
Размеры
Длина3560 мм (140 дюймов)
Диаметр3150 мм (124 дюйма)
Сухой вес5480 кг (12 080 фунтов)
Модель РД-180

В РД-180 (РД-180, Ракетный Двигатель-180, Rocket Engine-180) это ракетный двигатель спроектирован и построен в России. Он имеет двойной камера сгорания, двойнойсопло дизайн и питается РП-1 /LOX смесь. В настоящее время двигатели РД-180 используются на первой ступени американской Атлас V ракета-носитель.

РД-180 является производным от РД-170 / РД-171 линейку ракетных двигателей, которые использовались в Советский Ракета-носитель "Энергия" и до сих пор используются в украинец Ракеты-носители Зенит.

История

Корни ракетного двигателя РД-180 уходят корнями в советские времена. Энергия проект ракеты-носителя. РД-170, четырехкамерный двигатель, был разработан для использования на накладных ускорителях этого автомобиля, которые в конечном итоге использовались для подъема двигателя. Орбитальный аппарат "Буран". Этот двигатель был уменьшен до двухкамерной версии за счет объединения устройств внутреннего сгорания РД-170 с турбомашинами половинного размера. После успешных испытаний двигателей на испытательном стенде и договоренностей высокого уровня между Правительство США и Правительство России, двигатели были импортированы в США для использования на Локхид Мартин Атлас III, с первым полетом в 2000 году. Двигатель также используется на United Launch Alliance Атлас V, преемник Атласа III.[1]

Двигатель имеет схожие конструктивные особенности[требуется разъяснение ] к НК-33, который был разработан другим бюро (Кузнецов ) почти десятью годами ранее.

Проблемы доступности в 2014–2015 гг.

Сомнения по поводу надежность цепочки поставок для РД-180 возникла после Военная интервенция России в Украине в марте 2014 года. За более чем 13 лет с тех пор, как двигатель был впервые использован в ракете-носителе Atlas III в 2000 году, ни разу не было серьезных угроз для поставок двигателей, несмотря на неодинаковые показатели американо-российских отношений с момента Холодная война. Но ухудшение отношений между Западом и Россией после марта 2014 года привело к нескольким блокировкам, в том числе к краткосрочному судебному запрету со стороны американских судов, которые не были ясны в сфере действия США. санкции об импорте российского двигателя.[2]

13 мая 2014 г. заместитель председателя правительства РФ Дмитрий Рогозин объявил, что «Россия запретит Соединенным Штатам использовать ракетные двигатели российского производства для военных запусков»[3]- частая загрузка ULA Атлас V ракета-носитель, первая ступень которой приводится в действие одним двигателем РД-180, израсходован после каждого полета.[4] В ответ ВВС США спросил Аэрокосмическая корпорация начать оценку альтернативных вариантов оснащения ступени ускорителя Атлас 5 двигателями, не относящимися к РД-180. По предварительным оценкам, для замены РД-180 на Atlas V. потребуется пять или более лет.[5]

Даже если правительство России не прекратит поставки в ULA импортных двигателей РД-180, Конгресс США при растущей поддержке со стороны Воздушные силы, пришел к мнению, что это было бы невыгодно для Правительство США запустить производственную линию по производству РД-180 в США. Однако Конгресс США выступает за инициирование новой программы США по углеводородным ракетным двигателям, чтобы к 2022 году поставить новый двигатель.[6]

В июне 2014 г. Aerojet Rocketdyne предложил, чтобы Федеральное правительство США «финансировать совершенно новую ракетную двигательную установку американского производства», керосин с тягой класса 2200 килоньютон (500 000 фунтов силы) /LOX Ракетный двигатель АР-1. По состоянию на июнь 2014 г., Ранний прогноз Aerojet заключался в том, что стоимость каждого двигателя будет ниже 25 миллионов долларов США на пару двигателей, не считая до 1 миллиард долларов США ориентировочная стоимость разработки будет профинансирована правительством США. Aerojet считал, что AR-1 может заменить РД-180 в США. Усовершенствованная расходуемая ракета-носитель флот, и что он будет доступнее.[7]

21 августа 2014 года ВВС США опубликовали официальный запрос информации (RFI) на замену РД-180. RFI запрашивает информацию о «вариантах материала ускорительной двигательной установки и / или системы запуска, которые могут предоставить рентабельные, коммерчески жизнеспособные решения для текущих и будущих требований к запуску космического пространства национальной безопасности (NSS)». Космическое командование ВВС (AFSPC) рассматривает стратегию приобретения, чтобы стимулировать коммерческую разработку ракетных двигателей и / или систем запуска для Усовершенствованная расходуемая ракета-носитель (EELV) -класса космических лифтов ". Накануне United Launch Alliance принял поставку двух РД-180, первый со времен Российская аннексия Крыма. Неясно, когда начнется замена РД-180, и RFI запросил информацию о нескольких вариантах, включая сходство с российским двигателем, будет ли он иметь новую конфигурацию и использование «альтернативных ракет-носителей» для EELV. миссия.[8]

В 2014 году RD-Amross продавала РД-180 (ULA) по 23,4 миллиона долларов каждый.[9]

В январе 2015 года Orbital Sciences Corporation получила все необходимые разрешения государственных органов на поставку 60 двигателей от НПО Энергомаш.[10]

24 декабря 2015 года United Launch Alliance объявила, что разместила заказ на дополнительные двигатели РД-180, которые будут использоваться в ракете-носителе Atlas V, в дополнение к 29 двигателям, которые компания заказала до введения санкций США против России в отношении Крыма. и всего через несколько дней после того, как Конгресс США снял запрет на использование российских двигателей для вывода американских кораблей в космос.[11]

Производство РД-180 в США

В феврале 2015 года United Launch Alliance (ULA) объявила, что рассматривает возможность производства в США российского двигателя РД-180 на заводе Decatur, Алабама, завод по производству ракетных ступеней. Двигатели, произведенные в США, будут использоваться только для государственных гражданских (НАСА) и коммерческих запусков и не будут использоваться для военных запусков США. Этот потенциальный проект является резервным планом для работ по разработке нового двигателя, которые ULA проводит с Blue Origin на BE-4.[12]

Замена двигателя РД-180 на ракете-носителе Атлас США

В результате геополитических и нас политический В течение 2014 года United Launch Alliance инициировала попытку рассмотреть вопрос о возможной замене поставляемого Россией двигателя РД-180, используемого в ускорителе первой ступени ULA Atlas V. В июне 2014 года были подписаны официальные контракты на исследования ряду Поставщики ракетных двигателей США.[13]

В сентябре 2014 года ULA объявила о заключении партнерских отношений с Blue Origin развивать BE-4 LOX /метан двигатель для замены РД-180 на новый бустер первой ступени Это было преуспеть в Атласе V. В то время двигатель уже находился на третьем году разработки Blue Origin, и ULA ожидала, что новая ступень и двигатель начнут летать не ранее 2019 года. Два из 2400-килоньютон (550,000 фунт-сила На новой ракете-носителе будут установлены тяговые двигатели БЕ-4.[13]

Dynetics и Aerojet Rocketdyne (AJR) также предложили свои AR1 ракетный двигатель на углеводородном топливе взамен РД-180.[14][15] Генеральный директор ULA Тори Бруно в начале 2015 года заявил, что как вариант AR-1, так и производство RD-180 ULA по лицензии в США являются дополнительными вариантами основного варианта, который ULA использует с двигателем Blue Origin BE-4.[12]К марту 2016 г. ВВС США подписали контракты на разработку с AJR и Blue Origin, чтобы обеспечить финансирование разработки двигателей для обоих двигателей.[16]

По состоянию на январь 2020 г., замена до 2021 года не ожидается.[17]

Дизайн и характеристики

  Гелий
  Жидкий кислород низкого давления
  Жидкое топливо низкого давления
  Жидкое топливо высокого давления
  Газообразный кислород высокого давления и продукты сгорания форсажной камеры
EHA
Электрогидравлический привод
MR control EHA
Контроль соотношения смешивания EHA
Топливный клапан PB
Топливный клапан форсунки

Камеры сгорания РД-180 имеют единый турбонасосный агрегат, как и его предшественник, четырехкамерный. РД-170. РД-180 питается от РП-1 /LOX смеси и использует чрезвычайно эффективный, под высоким давлением ступенчатый цикл горения. Двигатель работает с соотношением окислителя к топливу 2,72 и использует обогащенную кислородом дожигатель, в отличие от типичных американских конструкций с высоким содержанием топлива. Термодинамика цикла позволяет обогревателю, обогащенному кислородом, обеспечивать большую удельная мощность, но с недостатком, заключающимся в том, что газообразный кислород под высоким давлением и высокой температурой должен транспортироваться по двигателю. Движения форсунок двигателя контролируются четырьмя гидравлические приводы. Двигатель можно дросселировать от 47% до 100% номинальной тяги.[18]

Приложения

В начале 1990-х гг. Общая динамика Подразделение космических систем (позже приобретено Локхид Мартин ) приобрел права на использование РД-180 в Усовершенствованная расходуемая ракета-носитель (EELV) и Программа Атлас. Поскольку эти программы были задуманы для поддержки запусков правительством США, а также коммерческих запусков, было также организовано совместное производство РД-180 Пратт и Уитни. Однако на сегодняшний день все производство осуществляется в России. В настоящее время двигатель продается совместным предприятием российского разработчика и производителя двигателя. НПО Энергомаш и Pratt & Whitney, называемые Р. Д. Амросс.

РД-180 впервые был установлен на машине Atlas IIA-R, которая была машиной Atlas IIA с российским двигателем (отсюда и R), заменяющим предыдущий основной двигатель. Позже этот автомобиль был переименован в Атлас III. Была предпринята дополнительная программа разработки для сертификации двигателя для использования на модульном Common Core Booster начальный этап Ракета Атлас V.

Перспективное использование

РД-180 предлагалось использовать[19] с новой семьей Русь-М Российские космические ракеты-носители, предложенные Роскосмос подрядчики,[20][21] но программа была отменена Российское космическое агентство в октябре 2011 г.[22]

В марте 2010 года Джерри Грей, консультант Американский институт аэронавтики и астронавтики и Ассоциация университетов космических исследований и бывший профессор аэрокосмической техники в Университет Принстона, предложил использовать РД-180 для перспективной тяжелой ракеты-носителя NASA. Тем, кого может беспокоить чрезмерная зависимость от России, он указал, что Р.Д. Амросс был «очень близок к производству американской версии РД-180, и при некотором вливании средств НАСА мог бы производить этот двигатель (и возможно даже 1700000 фунтов или 7,6 МН тяги, эквивалентной РД-170) через несколько лет ».[23]

Перспективная альтернатива

В феврале 2010 года, несмотря на наличие необходимой документации и юридических прав на производство РД-180 в США, НАСА рассматривает возможность разработки отечественного двигателя с основной ступенью, который был бы «способен генерировать высокие уровни тяги, примерно равные или превышающие характеристики двигателя российского производства». В 2010 году НАСА планировало произвести полностью работоспособный двигатель к 2020 году или раньше, в зависимости от партнерства с Министерством обороны США.[24]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Двигатели, пришедшие с холода!. Телевизионная корпорация "Четвертый канал". 2000 г.. Получено 19 мая 2014.
  2. ^ Фуст, Джефф (12 мая 2014 г.). «Замена РД-180». Космический обзор. Получено 13 мая 2014.
  3. ^ «Россия отвечает на санкции США в отношении Украины». Новости ITV. 13 мая 2014. Получено 13 мая 2014.
  4. ^ Гопал Ратнам и Генри Мейер (13 мая 2014 г.). «Россия запрещает продажу ракетных двигателей военным США». Bloomberg. Получено 28 декабря 2014.
  5. ^ де Сельдинг, Питер Б. (19 мая 2014 г.). «Оценки времени, необходимого для замены РД-180, сильно различаются». Космические новости. Получено 16 мая 2014.
  6. ^ "Поддержка нового американского ракетного двигателя растет". Авиационная неделя. 26 мая 2014. Получено 27 мая 2014.
  7. ^ Батлер, Эми (3 июня 2014 г.). «Aerojet Rocketdyne планирует 25 миллионов долларов за пару двигателей AR-1». Авиационная неделя. Получено 16 июн 2014. 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 силовой установки американского производства ... Попытки построить новую , 500000 фунтов. Тяговая установка на жидком кислороде / керосине займет около четырех лет с момента заключения контракта и будет стоить от 800 до 1 миллиарда долларов. Такой двигатель предназначен для ракеты Atlas V United Launch Alliance (ULA), а также для Antares компании Orbital. … [Мы] полагаем, что [AR-1 будет] на одном уровне - если не лучше - по характеристикам RD-180. Мы также считаем, что он будет более доступным ».
  8. ^ http://www.airforcetimes.com/article/20140821/NEWS04/308210050/Air-Force-issues-RFI-new-rocket-engine-replace-Russian-made-model[мертвая ссылка ]
  9. ^ Рейтер В Пентагоне сделка с русскими - большая прибыль для крошечной флоридской фирмы ноя 2014.
  10. ^ «США купят 60 российских ракетных двигателей на $ 1 млрд - компания». itar-tass.com. Получено 10 апреля 2018.
  11. ^ «Маккейн видит красный цвет, поскольку США дают зеленый свет для заказа российских ракетных двигателей РД-180». Россия сегодня. RT. 24 декабря 2015 г.. Получено 24 декабря 2015.
  12. ^ а б Флейшауэр, Эрик (7 февраля 2015 г.). «Генеральный директор ULA говорит о проблемах и планах завода по производству двигателей для Decatur». Decatur Daily. Получено 9 февраля 2015.
  13. ^ а б Ферстер, Уоррен (17 сентября 2014 г.). "ULA инвестирует в двигатель Blue Origin в качестве замены RD-180". Космические новости. Получено 19 сентября 2014.
  14. ^ http://aviationweek.com/defense/aerojet-rocketdyne-targets-25-million-pair-ar-1-engines
  15. ^ «Космический полет сейчас - последние новости - Aerojet Rocketdyne говорит, что двигатель AR1 лучше всего подходит для Atlas 5». spaceflightnow.com. Получено 10 апреля 2018.
  16. ^ http://spaceflightnow.com/2016/03/07/ulas-candidates-to-replace-rd-180-engine-win-air-force-funding/
  17. ^ [1] В архиве 2018-10-18 на Wayback Machine, Алан Бойл, 10 октября 2018 г.
  18. ^ Руководство пользователя Atlas V Launch Services (PDF) (Ред. 11 ред.). Centennial, CO: United Launch Alliance. Март 2010. стр. A8-9.. Получено 7 февраля 2016.
  19. ^ http://survincity.com/2013/08/roscosmos-designing-a-new-space-rocket-complex-rus/
  20. ^ "РИА Наука - РИА Новости". Rian.ru. Архивировано из оригинал 8 сентября 2012 г.. Получено 28 декабря 2014.
  21. ^ «Русь М: РД-180». Russianspaceweb.com. Получено 28 декабря 2014.
  22. ^ «Замена ракеты« Союз »консервированной Россией». Космический полет сейчас. 7 октября 2011 г.. Получено 8 октября 2011.
  23. ^ «Закладывая фундамент для исследования космоса человеком - SpaceNews.com». spacenews.com. 29 марта 2010 г.. Получено 10 апреля 2018.
  24. ^ «Планы НАСА по двигательным установкам находят отклик у некоторых в ракетной промышленности». SpaceNews.com. Получено 28 декабря 2014.

внешняя ссылка