Ruski raketni motorji RD-180: specifikacije

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Ruski raketni motorji RD-180 so bili sredina spora med ameriškima podjetjema United Launch Alliance (ULA) in tekmecem Orbital Sciences. Prvi preprečuje drugemu, da bi kupil motorje za svoje rakete Antares.

Clash of the Titans

Krivo je bilo sodelovanje Orbital Sciences pri javnih razpisih. ULA nezakonito preprečuje konkurentom nakup motorjev RD-180 od dveh podjetij. To sta izvajalec RD Amross - SNPPO Energomash - in ameriški posrednik Pratt & Whitney Rocketdyne. Prvi proizvaja zahtevani raketni motor na tekoče gorivo RD-180. Drugi dobavljajo komponente v Združene države.

Edini motor na tekoče gorivo RD-180 je optimalno primeren za razpisne nakupe, ki jih je objavila vlada ZDA. Po mnenju strokovnjakov so lastnosti teh komponent idealne za težke nosilne rakete in potrebe Nase.

Kaj je raketni motor RD-180

RD-180 je dvokomorni derivat štirikomornega RD-170, ki ga uporablja Zenit. Raketni motorji na tekoče gorivoRD-180 z zaprtim ciklom naknadnega zgorevanja združuje visoko zmogljivost, priročnost in ponovno uporabo RD-170 v velikost, ki ustreza zahtevam motorja Atlas V Evolved Expendable Launch Vehicle.

RD-180 – Hidravlični motor za aktiviranje krmilnega ventila in deformacijskega potisnega vektorja v kardanih, s pnevmatiko za aktiviranje ventila in sistema za izpihovanje: potisni okvir za porazdelitev obremenitve je samozadosten kot del motorja. Motor pri zagonu uporablja LOX svinec, z naknadnim zgorevanjem generatorskega plina in LOX, bogat s plinsko turbinskim pogonom. Nastavite torej 10-odstotno povečanje zmogljivosti v primerjavi z izboljšanjem delovanja ameriških motorjev in ob predpostavki čistega delovanja, ki ga je mogoče ponovno uporabiti. Samo v glavnem sklopu sta turbo črpalka in pospeševalna črpalka zahtevali razvoj, da bi se spremenili od RD-120 in RD-170. Vse ostale komponente so bile vzete neposredno iz RD-170.

RD-180 je bil razvit v 42 mesecih za delček stroškov tipične ameriške nove zasnove motorja. Motor deluje na vmesnem Atlasu III in standardnem ojačevalniku Atlas V.

RD-180 je opremljen z dvema paroma zgorevalnih komor in šob. Motor je razvilo in izdelalo rusko raziskovalno-proizvodno združenje Energomash. Kerozin se uporablja kot gorivo, tekoči kisik je oksidant. Stroški raketnega motorja RD-180 so leta 2010 znašali 9 milijonov dolarjev.

Opis gradnje

1. LOX/kerozin raketno gorivo.
2. Dve potisni komori (kardan +8 stopinj).
3. En blok, bogat s kisikom, pred gorilnikom.
4. THA visokotlačni sklop.
5. Dvostopenjska črpalka za gorivo.
6. Enostopenjska kisikova črpalka.
7. Enojna turbina.
8. Samovžig.
9. Avtonomni hidravlični sistemi (ventili, TVC), ki jih poganja kerozin iz črpalke za gorivo.
10. Sistem spremljanja zdravja in napovedovanja življenja.
11. Avtomatizirana priprava leta (po namestitvi na vozilo so vse operacije avtomatizirane z zagonom).
12. Minimiziranje vmesnika iz lansirne plošče in vozil (pnevmatski in hidravlični sistemi, avtonomne, električno integrirane plošče, potisni okvir za poenostavitev mehanskega vmesnika).
13. Okolju prijazno delovanje z bogatim oksidantom, ki zažene vžig pred gorilnikom, kot tudi načini zagona in izklopa oksidanta, ki odpravljajo koksanje in nezgorel potencialno kontaminiran kerozin.
14. 50-100 % neprekinjeno dušenje glede na morebitno realnočasovno preverjanje smeri in ujemanja motorja na mestu pred začetkom popravka.
15. 80% delov RD-170.
16. Albarična komora: 256, 6 barov.
17. Faktor površine: 36, 4.
18. Razmerje med potiskom in težo: 77, 26.
19. Razmerje oksidant-gorivo: 2, 72.

Motor RD-180. Lastnosti

• Specifična teža: 5480 kg (12080 lb).
• Višina: 3,6 m (11,67 ft).
• Premer: 3,2 m (10,33 ft).
• Specifični impulz: 337,8 s.
• Specifični impulz na morski gladini: 311,3 s
• Čas snemanja: 270 sek.
• Prva lansiranje: 2000

Zgodovina

Novembra 1996 je proizvodno združenje Energomash izvedlo prvi preizkus RD-180. Motor je bil razglašen za zmagovalca na razpisih za njegovo namestitev v nosilno raketo Atlas ameriške korporacije Lockheed Martin. To je bilo potrebno za umik obetavnih ladij s posadko. Od takrat so motorji RD-180 postali najbolj iskani.

Motor je za večkratno uporabo. Prefinjeno upravljanje je NPO Energomash zagotovilo skoraj legendarne zanesljive posle z Združenimi državami. Decembra 2012 je bila sklenjena pogodba, ki podjetju zagotavlja garancijo za proizvodnjo motorjev do leta 2019. Vsa proizvodnja je koncentrirana v Rusiji.

Ustvarjanje zamenjave za RD-180 v ZDA

ukrajinski dogodki so privedli do sankcij, ki omejujejo možnost uporabe ruskih raketnih motorjev za Združene države. RD-180 je treba zamenjati z analogom ameriške proizvodnje. Decembra 2014 je Parlament sprejel amandma. Prepovedala je uporabo ruskih RD-180. Motor se bo še naprej kupoval v skladu z obstoječo pogodbo o dobavi do leta 2019 med Energomashem in ULA.

Kljub nadaljnjemu sodelovanju in dobavam RD-180 po obstoječih sporazumih je ameriški minister za obrambo odredil prekinitev sodelovanja z Rusijo in prehodza ameriške dele. Amerika se je dolžna znebiti ruske odvisnosti na vojaško-političnem področju.

Na to je Frank Kendall (sekretar za obrambo za nakupe) odgovoril, da Pentagon nima ničesar, kar bi nadomestilo ruske motorje RD-180. Kot alternativo trenutnim razmeram je Amerika objavila razpis za proizvodnjo lastnih motorjev podobnih lastnosti na svojem ozemlju.

Podpredsednik ruske vlade Dmitrij Rogozin je dejal, da je pripravljen ustaviti dobavo raketnih motorjev RD-180 in K-33 Ameriki.

Koliko stane raketni motor RD-180 za ZDA

Pogovorimo se o cenah. SpaceNews je poročal, da je treba motor RD-180 zamenjati. Za ZDA bi takšna muha stala 1,5 milijarde dolarjev. Ni majhna količina.

Koliko stane motor RD-180? Celoten projekt izvedbe prototipa bo trajal najmanj šest let. Po mnenju strokovnjakov Združene države nimajo možnosti, da bi popolnoma opustile uporabo motorjev RD-180. Težave je nemogoče rešiti v kratkem času, saj bodo motorji pripravljeni šele leta 2022.

Kljub zagotovilom ameriških letalskih sil, da so RD-180 na zalogi v zahtevani količini, je še vedno na voljo pomanjkanje. Zato bo treba veliko zagonov preložiti. Poraba na tem področju bi lahko narasla na 5 milijard dolarjev. Medtem ko ZDA tekmujejo in uveljavljajo sankcije, je Kitajska že v vrsti za proizvodnjo RD-180.

Perspektiva

Pentagon je Aerojet Rocketdyne in United Launch Alliance namenil najmanj 162 milijonov dolarjev za delo vpodročja razvoja raketnih motorjev AR1 in BE-4, kandidatov za zamenjavo ruskega motorja, ki trenutno upravlja nosilno raketo Atlas V.

Ameriške letalske sile zaključujejo začetno naložbo v nove raketne motorje, saj se vojska skuša odmakniti od zanašanja na ruski motor RD-180, ki se uporablja na Atlasu V, ki izstreli večino satelitov vlade ZDA za varno komunikacijo, navigacijo in zbiranje obveščevalnih podatkov. Zračne sile sklenejo javno-zasebno partnerstvo z Aerojet Rocketdyne in ULA, ki zagotavljajo podjetniška sredstva za sofinanciranje razvoja motorjev.

Predsednik in izvršni direktor ULA se še naprej srečujeta, da bi dosegli cilj, da bi Združenim državam zagotovili najzanesljivejše sisteme za izstrelitev po najbolj dostopni ceni, hkrati pa razvili nov motor, ki bo uvedel popolnoma nove priložnosti za uporabo prostor.

Pogodba z Aerojet Rocketdyne zajema razvoj in testiranje raketnega motorja AR1. To je napajalna enota, ki gori mešanico kerozina in tekočega kisika. To so enake pogonske komponente kot v motorju RD-180 za Atlas V.

Aerojet Rocketdyne želi imeti plovni motor do leta 2019, vendar se prva izstrelitev pričakuje šele leta 2020. Zračne sile namenijo vsaj 115,3 milijona dolarjev za razvojni program AR1, medtem ko Aerojet Rocketdyne in ULA skupaj vlagajo 57,7 milijona dolarjev, je v izjavi dejal Aerojet Rocketdyne.

Pred testiranjem je vladna odločitev, da še naprej podpira program motorjev AR1, dosegla najvišjo vrednost 804 milijonov dolarjev - 536 milijonov dolarjev od letalskih sil in 236 milijonov dolarjev od Aerojet Rocketdyne in ULA.

"AR1 bo ZDA vrnil v vodstvo pri proizvodnji kerozinskih jedrskih raketnih motorjev," je dejal Drake v sporočilu za javnost. "Vgrajujemo najnovejše napredke v najsodobnejšo proizvodnjo, hkrati pa izkoriščamo naše bogato znanje o naslednji generaciji raketnih motorjev, vse se dela za uvedbo motorjev, ki bodo odpravili našo odvisnost od tujega dobavitelja pri lansiranju naše nacionalne sredstva nacionalne varnosti."

Motor AR1 bo vključeval 3D tiskane dele in bo deloval na obogatenem kisiku z naknadnim izgorevanjem generatorskega plina. To je učinkovitejši motorni cikel kot trenutno na voljo pri drugih tekočih ogljikovodikih v raketnih motorjih ZDA.

Motor BE-4 je v središču zračnih sil. Za njegovo izvedbo se dodelijo denarne injekcije. Letalske sile so se zavezale, da bodo podjetju United Launch Alliance plačale najmanj 46,6 milijona dolarjev za naslednjo generacijo rakete Vulcan. ULA se je tudi strinjala, da bo dodala 40,8 milijona dolarjev v skladu s pogoji vladne nagrade.

Levji delež začetnega financiranja v višini 45.800.000 $ bo namenjen razvoju motorja BE-4, ki bo ustvaril 550.000 funtov potiska in porabil kriogeno kombinacijo utekočinjenega zemeljskega plina in tekočinekisik.

Dva motorja BE-4 bosta pospešila prvo stopnjo rakete Vulcan. Uradniki pravijo, da BE-4 v celoti financira podjetje prek združenja United Launch Alliance. Financiranje letalskih sil bo podprlo napredek podjetja pri integraciji motorja BE-4 z nosilno raketo Vulcan.

Aerojet Rocketdyne oglašuje AR1 kot najlažjo zamenjavo za RD-180 zaradi mešanice prahu in velikosti. Za izpolnjevanje zmogljivosti motorja RD-180 z dvojno šobo na Atlas V sta potrebna dva motorja AR1.

vodje ULA pravijo, da bo motor BE-4 podjetja Blue Origin, podjetniškega vesoljskega podjetja, ki ga je ustanovil Amazon.com, pripravljen hitreje in ga bo na koncu lažje obnoviti za ponovno uporabo.

Čeprav je imel motor RD-180 prednost več kot 60 uspešnih lansiranj, je bil čas za ameriške naložbe v domačo proizvodnjo podobnih motorjev.

BE-4 naj bi končal svojo validacijo leta 2017, ULA pa si prizadeva za prvi let rakete Vulcan do konca leta 2019.

Zračne sile financirajo tudi gradnjo v vesolju za bivanje astronavtov pri raziskovanju globokega vesolja in satelitskih storitvah.

ULA še naprej sodeluje z Blue Origin in Aerojet Rocketdyne. Spremlja dve različici naslednje generacije ameriških motorjev, zato se podjetje združuje z dvema vodilnima svetovnima vesoljskima podjetjema.

ULA ohranja motor AR1 Aerojet Rocketdyne kot rezervomožnost. Končni izbor je predvidoma konec leta 2016.

Finančne zaveze letalskih sil za Aerojet Rocketdyne in ULA se odprejo po 29. februarju 2016 po podpisu podobnih sporazumov s SpaceX in Orbital ATK. Nov projekt raketnega ojačevalnika s trdnimi raketami, ki ga je izdelal Orbital ATK za ULA-jevo raketo Vulcan in za svoj lastni lansirnik bo prejel tudi sredstva Orbital ATK.

Senca v vesolju iz zemeljskih "oblakov"

Ruski motorji RD-180 nimajo alternative v ZDA. Jim Meiser, podpredsednik Aerojet Rocketdyne, meni, da ZDA ne posvečajo dovolj pozornosti razvoju lastnih prototipov kisik-kerozin.

Rekel je, da Amerika zagotovo stoji za Rusi in Kitajci pri ustvarjanju takšnih pogonskih sistemov. Omenil je tudi, da so ZDA že razvile kisik-kerozinski motor, ki deluje Merlin 1D. Proizvaja ga SpaceX. Šele zdaj po svojih lastnostih ne zaostaja za RD-180.

Seveda je to popolna neumnost, saj zemeljski oblaki ne morejo metati sence v vesolje. Toda v političnem smislu - žal, zavržene so.

ZDA: Industrijalci mirni, politiki zaskrbljeni

Višji uradnik ameriških letalskih sil pravi, da bo prenehal izstreljevati satelite za nacionalno varnost na krovu rakete Atlas V združenja United Launch Alliance, če ministrstvo za finance meni, da uvoz ruskih motorjev ne krši sankcij ZDA.

Prej je senator John McCain vprašal zračne siledokazati, da zaradi nedavne reorganizacije njene raketne in vesoljske industrije v Rusiji nakup motorjev RD-180 ne pomeni kršitve sankcij ZDA, ki so bile uvedene proti ruskim uradnikom leta 2014.

Ameriške vladne agencije, ki jih vodi ministrstvo za finance, na nov pogled na dobave RD-180. In pripravljeni smo, da se ne držimo sankcij. Prizemljitev Atlasa V bi za Pentagon ustvarila večjo oviro kot boj.

McCain je imel zaslišanje v vojaškem vesoljskem pristanišču, kjer je pozval letalske sile, naj pridobijo novo pravno mnenje, da uvoz RD-18O krši sankcije ZDA, uvedene ruskim uradnikom po priključitvi ukrajinskega polotoka Krim.

McCain je izpostavil dva visoka ruska uradnika: podpredsednika ruske vlade Dmitrija Rogozina in Sergeja Čemezova, svetovalca ruskega predsednika Vladimirja Putina. Do nedavnega so bili opazovalci v vesoljskem sektorju. Čeprav nimajo finančne koristi od prodaje RD-180, so bili sankcionirani.

28. decembra se po Putinovem ukazu reorganizira ruski vesoljski sektor. To prestrukturiranje prilagaja rusko vesoljsko industrijo in vesoljsko agencijo Roscosmos v okviru nove državne korporacije, imenovane tudi Roskosmos.

McCain je opozoril, da to organizacijo trenutno vodi Rogozin; Nekaj s tem ima tudi Chemezov. Rogozin in Čemezov sta bila med prvimi ruskimi uradniki, ki so prejeli sankcije med ukrajinsko krizo. Niti enega nitidrugi ne more vstopiti v ZDA. Premoženje, ki ga imajo v lasti, je bilo zamrznjeno.