Ρωσικοί κινητήρες πυραύλων RD-180: προδιαγραφές

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Ρωσικοί κινητήρες πυραύλων RD-180 αποτέλεσαν μήλο της έριδος μεταξύ των δύο αμερικανικών εταιρειών United Launch Alliance (ULA) και της ανταγωνιστικής Orbital Sciences. Η πρώτη εμποδίζει τη δεύτερη να αγοράσει κινητήρες για τους πυραύλους Antares.

Clash of the Titans

Φταίει η συμμετοχή της Orbital Sciences σε κρατικές δημοπρασίες. Η ULA εμποδίζει παράνομα τους ανταγωνιστές να αγοράσουν κινητήρες RD-180 από δύο εταιρείες. Πρόκειται για τον ανάδοχο της RD Amross - SNPPO Energomash - και την αμερικανική μεσάζουσα Pratt & Whitney Rocketdyne. Ο πρώτος παράγει τον απαιτούμενο πυραυλοκινητήρα υγρού προωθητικού RD-180. Το άλλο προμηθεύει εξαρτήματα στις Ηνωμένες Πολιτείες.

Ο μοναδικός κινητήρας υγρού καυσίμου RD-180 είναι ο βέλτιστος κατάλληλος για προσφορές που ανακοινώθηκαν από την κυβέρνηση των ΗΠΑ. Σύμφωνα με τους ειδικούς, τα χαρακτηριστικά αυτών των εξαρτημάτων είναι ιδανικά για βαρέα οχήματα εκτόξευσης και για τις ανάγκες της NASA.

Τι είναι ο κινητήρας πυραύλων RD-180

Το RD-180 είναι ένα παράγωγο δύο θαλάμων του RD-170 τεσσάρων θαλάμων που χρησιμοποιείται από τη Zenit. Πυραυλοκινητήρες υγρού καυσίμουΟ μετακαυστήρας κλειστού κύκλου RD-180 συσκευάζει την υψηλή απόδοση, την ευκολία και την επαναχρησιμοποίηση του RD-170 σε μέγεθος που ταιριάζει με τις απαιτήσεις κινητήρα του Atlas V Evolved Expendable Launch Vehicle.

RD-180 – Υδραυλικός κινητήρας για την ενεργοποίηση της βαλβίδας ελέγχου και του διανύσματος ώθησης εκτροπής στα αντίζυγα, με πνευματικά συστήματα για την ενεργοποίηση της βαλβίδας και του συστήματος εκκένωσης: το πλαίσιο ώσης για κατανομή φορτίου είναι αυτάρκης ως μέρος του κινητήρα. Ο κινητήρας στην εκκίνηση χρησιμοποιεί μόλυβδο LOX, με μετακαύση αερίου γεννήτριας και LOX, πλούσιο σε κίνηση αεριοστροβίλου. Οπότε ορίστε μια αύξηση απόδοσης 10 τοις εκατό σε σύγκριση με τη λειτουργική ώθηση των κινητήρων των ΗΠΑ και υποθέτοντας μια καθαρή, επαναχρησιμοποιήσιμη λειτουργία. Μόνο στο κύριο συγκρότημα, η αντλία turbo και η ενισχυτική αντλία απαιτούσαν ανάπτυξη για να κλιμακωθούν από το RD-120 και RD- 170. Όλα τα άλλα εξαρτήματα ελήφθησαν απευθείας από το RD-170.

Το RD-180 αναπτύχθηκε σε 42 μήνες με ένα κλάσμα του κόστους ενός τυπικού σχεδίου νέου κινητήρα στις ΗΠΑ. Ο κινητήρας λειτουργεί με έναν ενδιάμεσο Atlas III και έναν τυπικό ενισχυτή Atlas V.

Το RD-180 είναι εξοπλισμένο με δύο ζεύγη θαλάμων καύσης και ακροφύσια. Ο κινητήρας αναπτύχθηκε και παρήχθη από τη ρωσική ένωση έρευνας και παραγωγής Energomash. Η κηροζίνη χρησιμοποιείται ως καύσιμο, το υγρό οξυγόνο είναι οξειδωτικός παράγοντας. Το κόστος του κινητήρα πυραύλων RD-180 το 2010 ήταν 9 εκατομμύρια δολάρια.

Περιγραφή κατασκευής

1. LOX/Κηροζίνη καύσιμο πυραύλων.
2. Δύο θάλαμοι ώθησης (αντίγωνα +8 μοίρες).
3. Ένα μπλοκ πλούσιο σε οξυγόνο μπροστά από τον καυστήρα.
4. THA διάταξη υψηλής πίεσης.
5. Αντλία καυσίμου δύο σταδίων.
6. Μονοβάθμια αντλία οξυγόνου.
7. Μονής τουρμπίνα.
8. Αυτοανάφλεξη.
9. Αυτόνομα υδραυλικά συστήματα (βαλβίδες, TVC) που τροφοδοτούνται από κηροζίνη από αντλία καυσίμου.
10. Σύστημα παρακολούθησης υγείας και πρόβλεψης ζωής.
11. Αυτοματοποιημένη προετοιμασία πτήσης (μετά την εγκατάσταση στο όχημα, όλες οι λειτουργίες αυτοματοποιούνται μέχρι την εκτόξευση).
12. Ελαχιστοποίηση της διεπαφής από την εξέδρα εκτόξευσης και τα οχήματα (πνευματικά και υδραυλικά συστήματα, αυτόνομα, ηλεκτρικά ενσωματωμένα πάνελ, πλαίσιο ώθησης για απλοποίηση της μηχανικής διεπαφής).
13. Λειτουργίες φιλικές προς το περιβάλλον με πλούσιο οξειδωτικό που ξεκινά την ανάφλεξη πριν από τον καυστήρα, καθώς και λειτουργίες εκκίνησης και τερματισμού λειτουργίας οξειδωτικού που εξαλείφουν την οπτανθρακοποίηση και την άκαυστη δυνητικά μολυσμένη κηροζίνη.
14. 50-100% συνεχής στραγγαλισμός υπό τον δυνητικό έλεγχο τροχιών σε πραγματικό χρόνο και αντιστοίχισης κινητήρα επιτόπου πριν από την εκτόξευση.
15. 80% ανταλλακτικά RD-170.
16. Αλβαρικός θάλαμος: 256, 6 bar.
17. Συντελεστής περιοχής: 36, 4.
18. Αναλογία ώθησης προς βάρος: 77, 26.
19. Αναλογία οξειδωτικού-καυσίμου: 2, 72.

Κινητήρας RD-180. Χαρακτηριστικά

• Ειδικό Βάρος: 5480 kg (12080 lb).
• Ύψος: 3,6 m (11,67 πόδια).
• Διάμετρος: 3,2 m (10,33 πόδια).
• Ειδική ώθηση: 337,8 δευτ.
• Ειδική ώθηση στο επίπεδο της θάλασσας: 311,3 s
• Χρόνος εγγραφής: 270 δευτ.
• Πρώτο λανσάρισμα: 2000

Ιστορία

Τον Νοέμβριο του 1996, η ένωση παραγωγής Energomash πραγματοποίησε την πρώτη δοκιμή του RD-180. Ο κινητήρας ανακηρύχθηκε νικητής σε διαγωνισμούς για την τοποθέτησή του στο όχημα εκτόξευσης Atlas της αμερικανικής Lockheed Martin Corporation. Αυτό ήταν απαραίτητο για την απόσυρση πολλά υποσχόμενων επανδρωμένων πλοίων. Από τότε, οι κινητήρες RD-180 έχουν γίνει οι πιο περιζήτητοι.

Ο κινητήρας είναι επαναχρησιμοποιήσιμος. Η εξελιγμένη διαχείριση παρείχε στην NPO Energomash σχεδόν θρυλικές αξιόπιστες συμφωνίες με τις Ηνωμένες Πολιτείες. Τον Δεκέμβριο του 2012 παραδόθηκε σύμβαση που παρέχει στην εταιρεία εγγύηση για την παραγωγή κινητήρων μέχρι το 2019. Όλη η παραγωγή συγκεντρώνεται στη Ρωσία.

Δημιουργία αντικατάστασης για το RD-180 στις ΗΠΑ

Τα γεγονότα της Ουκρανίας οδήγησαν σε κυρώσεις που περιορίζουν τη δυνατότητα χρήσης ρωσικών πυραυλοκινητήρων για τις Ηνωμένες Πολιτείες. Το RD-180 πρέπει να αντικατασταθεί με ένα ανάλογο αμερικανικής κατασκευής. Τον Δεκέμβριο του 2014 ψηφίστηκε τροπολογία από τη Βουλή. Απαγόρευσε τη χρήση των ρωσικών RD-180. Ο κινητήρας θα συνεχίσει να αγοράζεται στο πλαίσιο της υπάρχουσας σύμβασης προμήθειας έως το 2019 μεταξύ της Energomash και της ULA.

Παρά τη συνεχιζόμενη συνεργασία και τις παραδόσεις του RD-180 στο πλαίσιο υφιστάμενων συμφωνιών, ο Υπουργός Άμυνας των ΗΠΑ διέταξε τον τερματισμό της συνεργασίας με τη Ρωσία και τη μετάβασηγια αμερικάνικα ανταλλακτικά. Η Αμερική είναι υποχρεωμένη να απαλλαγεί από τη ρωσική εξάρτηση στους στρατιωτικοπολιτικούς τομείς.

Σε αυτό, ο Frank Kendall (Υπουργός Άμυνας για Εξαγορές) απάντησε ότι το Πεντάγωνο δεν είχε τίποτα να αντικαταστήσει τους ρωσικούς κινητήρες RD-180. Ως εναλλακτική στην τρέχουσα κατάσταση, η Αμερική ανακοίνωσε διαγωνισμό για την παραγωγή δικών της κινητήρων παρόμοιων χαρακτηριστικών στην επικράτειά της.

Ο αναπληρωτής πρωθυπουργός της Ρωσίας Ντμίτρι Ρογκόζιν δήλωσε ότι είναι έτοιμος να σταματήσει την προμήθεια πυραυλοκινητήρων RD-180 και K-33 στην Αμερική.

Πόσο κοστίζει ένας κινητήρας πυραύλων RD-180 για τις ΗΠΑ

Ας μιλήσουμε για τιμές. Το SpaceNews ανέφερε ότι ο κινητήρας RD-180 έπρεπε να αντικατασταθεί. Για τις Ηνωμένες Πολιτείες, μια τέτοια ιδιοτροπία θα κόστιζε 1,5 δισεκατομμύρια δολάρια. Όχι μικρή ποσότητα.

Πόσο κοστίζει ο κινητήρας RD-180; Το σύνολο του έργου υλοποίησης του πρωτοτύπου θα διαρκέσει τουλάχιστον έξι χρόνια. Σύμφωνα με τους ειδικούς, οι Ηνωμένες Πολιτείες δεν έχουν την ευκαιρία να εγκαταλείψουν εντελώς τη χρήση των κινητήρων RD-180. Είναι αδύνατο να λυθεί το πρόβλημα σε σύντομο χρονικό διάστημα, αφού οι κινητήρες θα είναι έτοιμοι μόνο το 2022.

Παρά τις διαβεβαιώσεις της Πολεμικής Αεροπορίας των ΗΠΑ ότι τα RD-180 βρίσκονται σε απόθεμα στην απαιτούμενη ποσότητα, υπάρχει ακόμα μία έλλειψη. Ως εκ τούτου, πολλές εκκινήσεις θα χρειαστεί να αναβληθούν. Οι δαπάνες σε αυτόν τον τομέα θα μπορούσαν να αυξηθούν στα 5 δισεκατομμύρια δολάρια. Ενώ οι ΗΠΑ ανταγωνίζονται και επιβάλλουν κυρώσεις, η Κίνα βρίσκεται ήδη στη σειρά για την παραγωγή RD-180.

Προοπτική

Το Πεντάγωνο έχει διαθέσει τουλάχιστον 162 εκατομμύρια δολάρια στην Aerojet Rocketdyne και την United Launch Alliance για να εργαστούν σετομείς ανάπτυξης κινητήρων πυραύλων AR1 και BE-4, υποψήφιοι για την αντικατάσταση του ρωσικού κινητήρα που πετά επί του παρόντος το όχημα εκτόξευσης Atlas V.

Η Πολεμική Αεροπορία των ΗΠΑ ολοκληρώνει μια αρχική επένδυση σε νέους κινητήρες πυραύλων καθώς ο στρατός προσπαθεί να απομακρυνθεί από την εξάρτησή του από τον ρωσικό κινητήρα RD-180 που χρησιμοποιείται στον Atlas V, ο οποίος εκτοξεύει τους περισσότερους κυβερνητικούς δορυφόρους των ΗΠΑ για ασφαλείς επικοινωνίες, πλοήγηση και συλλογή πληροφοριών. Η Πολεμική Αεροπορία συνάπτει συνεργασία δημόσιου και ιδιωτικού τομέα με την Aerojet Rocketdyne και την ULA, παρέχοντας εταιρικά κεφάλαια για τη συγχρηματοδότηση της ανάπτυξης κινητήρων.

Ο Πρόεδρος και ο Διευθύνων Σύμβουλος της ULA συνεχίζουν να συναντώνται για να επιτύχουν τον στόχο να παρέχουν στις Ηνωμένες Πολιτείες τα πιο αξιόπιστα συστήματα εκτόξευσης στην πιο προσιτή τιμή, αναπτύσσοντας παράλληλα έναν νέο κινητήρα που θα εισάγει εντελώς νέες ευκαιρίες για τη χρήση του διάστημα.

Η συμφωνία με την Aerojet Rocketdyne καλύπτει την ανάπτυξη και τη δοκιμή του κινητήρα πυραύλων AR1. Αυτή είναι μια μονάδα ισχύος που καίει μείγμα κηροζίνης και υγρού οξυγόνου. Αυτά είναι τα ίδια εξαρτήματα προωθητικού όπως στον κινητήρα RD-180 για το Atlas V.

Η Aerojet Rocketdyne στοχεύει να έχει έναν αξιόπλοο κινητήρα έως το 2019, αλλά η πρώτη εκτόξευση δεν αναμένεται μέχρι το 2020. Η Πολεμική Αεροπορία δεσμεύει τουλάχιστον 115,3 εκατομμύρια δολάρια στο πρόγραμμα ανάπτυξης AR1, ενώ πώς οι Aerojet Rocketdyne και ULA επενδύουν από κοινού 57,7 εκατομμύρια δολάρια, ανέφερε η Aerojet Rocketdyne σε μια δήλωση.

Πριν από τις δοκιμές, η απόφαση της κυβέρνησης να συνεχίσει την υποστήριξη για το πρόγραμμα κινητήρων AR1 ξεπερνά τα 804 εκατομμύρια δολάρια - με 536 εκατομμύρια δολάρια από την Πολεμική Αεροπορία και 236 εκατομμύρια δολάρια από την Aerojet Rocketdyne και την ULA.

"Το AR1 θα επαναφέρει τις ΗΠΑ στην ηγετική θέση στην παραγωγή πυρηνικών πυραύλων κηροζίνης", δήλωσε ο Drake σε δελτίο τύπου. «Ενσωματώνουμε τις πιο πρόσφατες εξελίξεις στην κατασκευή τελευταίας τεχνολογίας, ενώ αξιοποιούμε τις πλούσιες γνώσεις μας για την επόμενη γενιά κινητήρων πυραύλων. περιουσιακά στοιχεία εθνικής ασφάλειας."

Ο κινητήρας AR1 θα περιλαμβάνει τρισδιάστατα εκτυπωμένα εξαρτήματα και θα λειτουργεί με εμπλουτισμένο οξυγόνο με μετακαύση αερίου γεννήτριας. Αυτός είναι ένας πιο αποδοτικός κύκλος κινητήρα από ό,τι είναι διαθέσιμος επί του παρόντος σε άλλους υγρούς υδρογονάνθρακες σε κινητήρες πυραύλων των ΗΠΑ.

Ο κινητήρας BE-4 είναι το επίκεντρο της Πολεμικής Αεροπορίας. Για την υλοποίησή του διατίθενται ενέσεις μετρητών. Η Πολεμική Αεροπορία δεσμεύεται να πληρώσει τουλάχιστον 46,6 εκατομμύρια δολάρια στην United Launch Alliance για την επόμενη γενιά του πυραύλου Vulcan. Η ULA συμφώνησε επίσης να προσθέσει 40,8 εκατομμύρια δολάρια σύμφωνα με τους όρους του κυβερνητικού βραβείου.

Η μερίδα του λέοντος από την αρχική χρηματοδότηση των 45.800.000 δολαρίων θα διατεθεί για την ανάπτυξη του κινητήρα BE-4, ο οποίος θα παράγει 550.000 λίβρες ώθησης και θα καταναλώνει έναν κρυογονικό συνδυασμό υγροποιημένου φυσικού αερίου και υγρούοξυγόνο.

Δύο κινητήρες BE-4 θα ενισχύσουν το πρώτο στάδιο του πυραύλου Vulcan. Οι αξιωματούχοι λένε ότι το BE-4 χρηματοδοτείται πλήρως από την εταιρεία μέσω της United Launch Alliance. Η χρηματοδότηση της Πολεμικής Αεροπορίας θα υποστηρίξει την πρόοδο της εταιρείας στην ενσωμάτωση του κινητήρα BE-4 με το όχημα εκτόξευσης Vulcan.

Η Aerojet Rocketdyne διαφημίζει το AR1 ως την ευκολότερη αντικατάσταση του RD-180 λόγω του μείγματος σκόνης και του μεγέθους του. Απαιτούνται δύο κινητήρες AR1 για την απόδοση ενός κινητήρα RD-180 με διπλό ακροφύσιο σε ένα Atlas V.

Τα στελέχη της ULA λένε ότι ο κινητήρας BE-4 από την Blue Origin, μια επιχειρηματική διαστημική εταιρεία που ιδρύθηκε από την Amazon.com, θα είναι έτοιμος πιο γρήγορα και τελικά θα είναι ευκολότερο να ανακτηθεί για επαναχρησιμοποίηση.

Ενώ ο κινητήρας RD-180 είχε το πλεονέκτημα περισσότερων από 60 επιτυχημένων εκτοξεύσεων, ήρθε η ώρα για επενδύσεις στις ΗΠΑ στην εγχώρια παραγωγή παρόμοιων κινητήρων.

Το BE-4 πρόκειται να ολοκληρώσει την επικύρωσή του το 2017 και η ULA στοχεύει στην πρώτη πτήση του πυραύλου Vulcan έως τα τέλη του 2019.

Η Πολεμική Αεροπορία χρηματοδοτεί επίσης την κατασκευή στο διάστημα για την εγκατάσταση αστροναυτών στην εξερεύνηση του βαθέως διαστήματος και τις δορυφορικές υπηρεσίες.

Η ULA συνεχίζει να συνεργάζεται τόσο με την Blue Origin όσο και με την Aerojet Rocketdyne. Συνοδεύει δύο παραλλαγές της επόμενης γενιάς αμερικανικών κινητήρων, γι' αυτό η εταιρεία συνεργάζεται με δύο από τις κορυφαίες διαστημικές εταιρείες στον κόσμο.

Το ULA διατηρεί τον κινητήρα AR1 της Aerojet Rocketdyne ως εφεδρικόεπιλογή. Η τελική επιλογή αναμένεται στα τέλη του 2016.

Οι οικονομικές δεσμεύσεις της Πολεμικής Αεροπορίας προς την Aerojet Rocketdyne και την ULA άνοιξαν μετά τις 29 Φεβρουαρίου 2016, μετά από παρόμοιες συμφωνίες με τη SpaceX και την Orbital ATK. για τον δικό του εκτοξευτή, θα λάβει επίσης χρηματοδότηση Orbital ATK.

Σκιά στο διάστημα από τα "σύννεφα" της γης

Οι ρωσικοί κινητήρες RD-180 δεν έχουν εναλλακτική στις Ηνωμένες Πολιτείες. Ο Jim Meiser, αντιπρόεδρος της Aerojet Rocketdyne, πιστεύει ότι οι Ηνωμένες Πολιτείες δεν δίνουν αρκετή προσοχή στην ανάπτυξη των δικών τους πρωτοτύπων οξυγόνου-κηροζίνης.

Είπε ότι η Αμερική είναι σίγουρα πίσω από τους Ρώσους και τους Κινέζους στη δημιουργία τέτοιων συστημάτων πρόωσης. Ανέφερε επίσης ότι οι Ηνωμένες Πολιτείες έχουν ήδη αναπτύξει έναν κινητήρα οξυγόνου-κηροζίνης, ο οποίος βρίσκεται σε λειτουργία Merlin 1D. Κατασκευάζεται από την SpaceX. Μόνο που τώρα, όσον αφορά τα χαρακτηριστικά του, δεν υπολείπεται του RD-180.

Φυσικά, αυτό είναι πλήρης ανοησία, γιατί τα επίγεια σύννεφα δεν μπορούν να ρίξουν καμία σκιά στο διάστημα. Αλλά με την πολιτική έννοια - αλίμονο, απορρίπτονται.

ΗΠΑ: Οι βιομήχανοι ήρεμοι, οι πολιτικοί ανησυχούν

Ανώτατος αξιωματούχος της αμερικανικής πολεμικής αεροπορίας λέει ότι θα σταματήσει να εκτοξεύει δορυφόρους εθνικής ασφάλειας στον πύραυλο Atlas V της United Launch Alliance, εάν το Υπουργείο Οικονομικών πιστεύει ότι οι εισαγωγές ρωσικών κινητήρων δεν παραβιάζουν τις κυρώσεις των ΗΠΑ.

Νωρίτερα, ο γερουσιαστής John McCain ρώτησε την Πολεμική Αεροπορίαγια να αποδείξει ότι η πρόσφατη αναδιοργάνωση στη Ρωσία της πυραυλικής και διαστημικής βιομηχανίας της δεν καθιστά την αγορά κινητήρων RD-180 παραβίαση των αμερικανικών κυρώσεων που επιβλήθηκαν εναντίον Ρώσων αξιωματούχων το 2014.

Οι κρατικές υπηρεσίες των ΗΠΑ, με επικεφαλής το Υπουργείο Οικονομικών, ρίχνουν μια νέα ματιά στις παραδόσεις RD-180. Και είμαστε έτοιμοι να μην τηρήσουμε τις κυρώσεις. Η γείωση του Atlas V θα δημιουργούσε μεγαλύτερο εμπόδιο για το Πεντάγωνο από το να πολεμήσει.

Ο ΜακΚέιν πραγματοποίησε ακρόαση για στρατιωτικό διαστημόπλοιο όπου προέτρεψε την Πολεμική Αεροπορία να λάβει νέα νομική γνώμη ότι η εισαγωγή του RD-18O παραβιάζει τις κυρώσεις των ΗΠΑ που επιβλήθηκαν σε Ρώσους αξιωματούχους μετά την προσάρτηση της χερσονήσου της Κριμαίας στην Ουκρανία.

ΜακΚέιν ξεχώρισε δύο υψηλόβαθμους Ρώσους αξιωματούχους: τον Ρώσο αντιπρόεδρο της κυβέρνησης Ντμίτρι Ρογκόζιν και τον Σεργκέι Τσεμέζοφ, σύμβουλο του Ρώσου προέδρου Βλαντιμίρ Πούτιν. Μέχρι πρόσφατα ήταν παρατηρητές στον διαστημικό τομέα. Αν και δεν επωφελούνται οικονομικά από την πώληση του RD-180, τους έχουν επιβληθεί κυρώσεις.

28 Δεκεμβρίου, με εντολή του Πούτιν, ο ρωσικός διαστημικός τομέας αναδιοργανώνεται. Αυτή η αναδιάρθρωση κάνει προσαρμογές στη ρωσική διαστημική βιομηχανία και τη διαστημική υπηρεσία Roscosmos υπό μια νέα κρατική εταιρεία, που ονομάζεται επίσης Roskosmos.

ΜακΚέιν σημείωσε ότι αυτή η οργάνωση διευθύνεται επί του παρόντος από τον Ρογκόζιν. Ο Chemezov έχει επίσης κάποια σχέση με αυτό. Ο Rogozin και ο Chemezov ήταν από τους πρώτους Ρώσους αξιωματούχους που έλαβαν κυρώσεις κατά τη διάρκεια της ουκρανικής κρίσης. Ούτε ένα ούτεο άλλος δεν μπορεί να μπει στις ΗΠΑ. Τα περιουσιακά στοιχεία που κατέχουν έχουν δεσμευτεί.