Russiske RD-180 raketmotorer: specifikationer

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Russiske RD-180 raketmotorer har været et stridspunkt mellem de to amerikanske virksomheder United Launch Alliance (ULA) og rivaliserende Orbital Sciences. Førstnævnte forhindrer sidstnævnte i at købe motorer til sine Antares-missiler.

Clash of the Titans

Det var Orbital Sciences deltagelse i offentlige udbudskøb, der var skylden. ULA forhindrer ulovligt konkurrenter i at købe RD-180-motorer fra to firmaer. Det er RD Amross-entreprenøren - SNPPO Energomash - og den amerikanske mellemmand Pratt & Whitney Rocketdyne. Førstnævnte producerer den nødvendige RD-180 raketmotor med flydende drivstof. Den anden leverer komponenter til USA.

Den eneste flydende motor RD-180 er optim alt egnet til udbudskøb annonceret af den amerikanske regering. Ifølge eksperter er disse komponenters egenskaber ideelle til tunge løfteraketter og NASAs behov.

Hvad er RD-180 raketmotoren

RD-180 er en to-kammer derivat af fire-kammer RD-170 brugt af Zenit. Raketmotorer med flydende drivmiddelRD-180 efterbrænderen med lukket cyklus pakker RD-170'erens høje ydeevne, bekvemmelighed og genanvendelighed i en størrelse, der matcher motorkravene til Atlas V Evolved Expendable Launch Vehicle.

RD-180 – Hydraulisk motor til at aktivere styreventilen og afbøjningstrykvektor i kardanerne, med pneumatik til at aktivere ventilen og nedblæsningssystemet: trykrammen til belastningsfordeling er selvforsynende som en del af motoren. Motoren ved starten bruger LOX bly, med efterbrænding af generatorgas og LOX, rig på gasturbinedrev. Så indstil en ydelsesforøgelse på 10 procent sammenlignet med det operationelle boost af amerikanske motorer og antag en ren, genanvendelig drift. Kun i hovedenheden krævede turbopumpen og boosterpumpen udvikling til at skalere fra RD-120 og RD-170. Alle andre komponenter blev taget direkte fra RD-170.

RD-180 blev udviklet på 42 måneder til en brøkdel af prisen for et typisk amerikansk motordesign. Motoren kører på en mellemliggende Atlas III og en standard Atlas V booster.

RD-180 er udstyret med to par forbrændingskamre og dyser. Motoren er udviklet og produceret af den russiske forsknings- og produktionsforening Energomash. Petroleum bruges som brændstof, flydende ilt er et oxidationsmiddel. Prisen på RD-180 raketmotoren i 2010 var $9 millioner.

Beskrivelse af byggeriet

1. LOX/petroleumsraketbrændstof.
2. To trykkamre (ophæng +8 grader).
3. Én iltrig blok foran brænderen.
4. THA højtryksenhed.
5. To-trins brændstofpumpe.
6. Entrins iltpumpe.
7. Enkeltmølle.
8. Selvantændelse.
9. Autonome hydrauliske systemer (ventiler, TVC) drevet af petroleum fra en brændstofpumpe.
10. Sundhedsovervågning og livsforudsigelsessystem.
11. Automatisk flyforberedelse (efter installation på køretøjet, er alle operationer automatiserede gennem lancering).
12. Minimering af grænsefladen fra affyringsrampen og køretøjer (pneumatiske og hydrauliske systemer, autonome, elektriske integrerede paneler, trykramme for at forenkle den mekaniske grænseflade).
13. Miljøvenlig drift med rig oxidationsmiddel, der starter forbrændertænding, samt oxidationsstart- og nedlukningstilstande, der eliminerer koksdannelse og uforbrændt potentielt forurenet petroleum.
14. 50-100 % kontinuerlig drosling med forbehold for potentiel bane og motortilpasning i re altid på stedet før lancering af rettelse.
15. 80 % RD-170 dele.
16. Albaric-kammer: 256, 6 bar.
17. Arealfaktor: 36, 4.
18. Trækkraft-til-vægt-forhold: 77, 26.
19. Oxidator-brændstofforhold: 2, 72.

Engine RD-180. Funktioner

• Specific Gravity: 5480 kg (12080 lb).
• Højde: 3,6 m (11,67 ft).
• Diameter: 3,2 m (10,33 ft).
• Specifik impuls: 337,8 s.
• Specifik impuls ved havoverfladen: 311,3 s
• Optagetid: 270 sek.
• Første lancering: 2000

Historie

I november 1996 gennemførte Energomash produktionsforening den første test af RD-180. Motoren blev erklæret som vinder i udbud for dens installation i Atlas løfteraket fra det amerikanske Lockheed Martin Corporation. Dette var nødvendigt for tilbagetrækningen af lovende bemandede skibe. Siden da er RD-180-motorerne blevet de mest efterspurgte.

Motoren kan genbruges. Sofistikeret ledelse forsynede NPO Energomash med næsten legendariske pålidelige aftaler med USA. I december 2012 blev der leveret en kontrakt, der giver virksomheden garanti for produktion af motorer frem til 2019. Al produktion er koncentreret i Rusland.

Oprettelse af en erstatning for RD-180 i USA

ukrainske begivenheder førte til sanktioner, der begrænser muligheden for at bruge russiske raketmotorer til USA. RD-180 skal udskiftes med en amerikansk fremstillet analog. I december 2014 blev et ændringsforslag vedtaget af Parlamentet. Det forbød brugen af russiske RD-180'er. Motoren vil fortsat blive købt under den eksisterende forsyningskontrakt indtil 2019 mellem Energomash og ULA.

På trods af fortsat samarbejde og leveringer af RD-180 under eksisterende aftaler beordrede den amerikanske forsvarsminister opsigelse af samarbejdet med Rusland og overgangentil amerikanske dele. Amerika er forpligtet til at slippe af med russisk afhængighed på de militær-politiske områder.

Til dette svarede Frank Kendall (forsvarsminister for erhvervelser), at Pentagon ikke havde noget at erstatte de russiske RD-180-motorer. Som et alternativ til den nuværende situation annoncerede Amerika et udbud om produktion af egne motorer med lignende egenskaber på sit territorium.

Ruslands vicepremierminister Dmitry Rogozin sagde, at han var klar til at stoppe leveringen af raketmotorer RD-180 og K-33 til Amerika.

Hvor meget koster en RD-180 raketmotor for USA

Lad os tale om priser. SpaceNews rapporterede, at RD-180-motoren skulle udskiftes. For USA ville et sådant indfald koste 1,5 milliarder dollars. Ikke et lille beløb.

Hvor meget koster RD-180-motoren? Hele prototypeimplementeringsprojektet vil vare mindst seks år. Ifølge eksperter har USA ikke mulighed for helt at opgive brugen af RD-180-motorer. Det er umuligt at løse problemet på kort tid, da motorerne først vil være klar i 2022.

På trods af det amerikanske luftvåbens forsikringer om, at RD-180 er på lager i den nødvendige mængde, er der stadig en mangel. Derfor vil mange lanceringer skulle udskydes. Udgifterne på dette område kan stige til $5 milliarder. Mens USA konkurrerer og håndhæver sanktioner, står Kina allerede i kø for RD-180-produktion.

Perspektiv

Pentagon har allokeret mindst 162 millioner dollars til Aerojet Rocketdyne og United Launch Alliance for at arbejde iudviklingsområder for AR1 og BE-4 raketmotorer, kandidater til at erstatte den russisk-fremstillede motor, der i øjeblikket flyver Atlas V løfteraket.

Det amerikanske luftvåben er ved at afslutte en indledende investering i nye raketmotorer, da militæret søger at bevæge sig væk fra sin afhængighed af den russiske RD-180-motor, der bruges på Atlas V, som opsender de fleste amerikanske regeringssatellitter til sikker kommunikation, navigation og efterretningsindsamling af information. Luftvåbnet indgår i et offentligt-privat partnerskab med Aerojet Rocketdyne og ULA, der giver virksomhedernes midler til medfinansiering af motorudvikling.

Præsidenten og administrerende direktør for ULA fortsætter med at mødes for at nå målet om at give USA de mest pålidelige affyringssystemer til den mest overkommelige pris, og samtidig udvikle en ny motor, der vil introducere helt nye muligheder for brug af mellemrum.

Aftale med Aerojet Rocketdyne dækker udvikling og test af AR1-raketmotoren. Dette er en kraftenhed, der forbrænder petroleumsblanding og flydende ilt. Det er de samme drivmiddelkomponenter som i RD-180-motoren til Atlas V.

Aerojet Rocketdyne sigter mod at have en luftdygtig motor i 2019, men første opsendelse forventes ikke før 2020. Luftvåbnet forpligter mindst 115,3 millioner dollars til AR1-udviklingsprogrammet, mens Aerojet Rocketdyne og ULA investere 57,7 millioner dollars i fællesskab, sagde Aerojet Rocketdyne i en erklæring.

Før afprøvning topper regeringens beslutning om at fortsætte støtten til AR1-motorprogrammet $804 millioner - med $536 millioner fra Air Force og $236 millioner fra Aerojet Rocketdyne og ULA.

"AR1 vil bringe USA tilbage i føringen med hensyn til at producere petroleums atomraketmotorer," sagde Drake i en pressemeddelelse. "Vi inkorporerer de seneste fremskridt inden for avanceret fremstilling, mens vi udnytter vores rige viden om den næste generation af raketmotorer, alt bliver gjort for at introducere motorer, der vil stoppe vores afhængighed af en udenlandsk leverandør for at lancere vores nations nationale sikkerhedsaktiver."

AR1-motoren vil inkludere 3D-printede dele og køre på beriget ilt med generatorgas-efterbrænding. Dette er en mere effektiv motorcyklus end i øjeblikket tilgængelig i andre flydende kulbrinter i amerikanske raketmotorer.

BE-4-motoren er i fokus for luftvåbnet. Til implementeringen afsættes kontante indsprøjtninger. Luftvåbnet er forpligtet til at betale mindst 46,6 millioner dollars til United Launch Alliance for den næste generation af Vulcan-raketten. ULA indvilligede også i at tilføje $40,8 millioner i henhold til betingelserne i regeringens pris.

Løversteparten af den oprindelige finansiering på $45.800.000 vil gå til udvikling af BE-4-motoren, som vil generere 550.000 pund fremdrift og forbruge en kryogen kombination af flydende naturgas og væskeilt.

To BE-4-motorer vil booste den første fase af Vulcan-raketten. Embedsmænd siger, at BE-4 bliver fuldt finansieret af virksomheden gennem United Launch Alliance. Luftvåbenfinansiering vil støtte virksomhedens fremskridt med at integrere BE-4-motoren med Vulcan løfteraket.

Aerojet Rocketdyne annoncerer AR1 som den nemmeste erstatning for RD-180 på grund af dens pulverblanding og størrelse. Der kræves to AR1-motorer for at opfylde ydeevnen af en RD-180-motor med dobbelt dyse på en Atlas V.

ULA-ledere siger, at BE-4-motoren fra Blue Origin, et iværksætter-rumfirma grundlagt af Amazon.com, vil være hurtigere klar og i sidste ende vil være nemmere at genoprette til genbrug.

Mens RD-180-motoren havde fordelen af mere end 60 vellykkede lanceringer, var det tid til amerikanske investeringer i indenlandsk produktion af lignende motorer.

BE-4 skal afslutte sin validering i 2017, og ULA sigter mod den første flyvning af Vulcan-raketten inden udgangen af 2019.

Luftvåbnet finansierer også byggeri i det ydre rum til beboelse af astronauter i udforskning af det dybe rum og satellittjenester.

ULA fortsætter med at arbejde med både Blue Origin og Aerojet Rocketdyne. Den ledsager to varianter af den næste generation af amerikanske motorer, og derfor slår virksomheden sig sammen med to af verdens førende rumfartsselskaber.

ULA beholder Aerojet Rocketdynes AR1-motor som backupmulighed. Den endelige udvælgelse forventes i slutningen af 2016.

Air Force finansielle forpligtelser til Aerojet Rocketdyne og ULA åbner efter den 29. februar 2016, efter at lignende aftaler er indgået med SpaceX og Orbital ATK. Nyt solid raketbooster-projekt lavet af Orbital ATK til ULAs Vulcan-raket og for sin egen løfteraket, vil også modtage Orbital ATK-finansiering.

Skygge i rummet fra jordens "skyer"

Russiske RD-180-motorer har intet alternativ i staterne. Jim Meiser, vicepræsident for Aerojet Rocketdyne, mener, at USA ikke er opmærksomme nok på udviklingen af sine egne ilt-petroleumsprototyper.

Han sagde, at Amerika absolut står bag russerne og kineserne i at skabe sådanne fremdriftssystemer. Han nævnte også, at USA allerede har udviklet en ilt-petroleumsmotor, som er i drift Merlin 1D. Den er fremstillet af SpaceX. Først nu, hvad angår dens egenskaber, kommer den ikke til kort for RD-180.

Selvfølgelig er dette fuldstændig nonsens, for jordbaserede skyer kan ikke kaste nogen skygge ud i rummet. Men i politisk forstand - ak, de kasseres.

US: Industrifolk er rolige, politikere bekymrede

En højtstående amerikansk luftvåbenembedsmand siger, at han vil stoppe med at opsende nationale sikkerhedssatellitter ombord på United Launch Alliances Atlas V-raket, hvis finansministeriet mener, at import af russiske motorer ikke overtræder amerikanske sanktioner.

Tidligere spurgte senator John McCain luftvåbnetat bevise, at den nylige omorganisering i Rusland af dets raket- og rumindustri ikke gør købet af RD-180-motorer til en overtrædelse af de amerikanske sanktioner, der blev pålagt russiske embedsmænd i 2014.

Amerikanske regeringsorganer, ledet af finansministeriet, tager et nyt kig på RD-180-leverancerne. Og vi er klar til ikke at overholde sanktionerne. At jorde Atlas V ville skabe en større hindring for Pentagon end at kæmpe.

McCain holdt en militær rumhavnshøring, hvor han opfordrede luftvåbnet til at få en ny juridisk udtalelse om, at importen af RD-18O overtræder amerikanske sanktioner, der er pålagt russiske embedsmænd efter annekteringen af Ukraines Krim-halvø.

McCain fremhævede to højtstående russiske embedsmænd: Ruslands vicepremierminister Dmitry Rogozin og Sergei Chemezov, rådgiver for den russiske præsident Vladimir Putin. Indtil for nylig var de observatører i rumsektoren. Selvom de ikke drager økonomisk fordel af salget af RD-180, er de blevet sanktioneret.

Den 28. december, efter ordre fra Putin, bliver den russiske rumsektor reorganiseret. Denne omstrukturering foretager justeringer af den russiske rumindustri og Roscosmos rumagentur under et nyt statsligt selskab, også kaldet Roskosmos.

McCain bemærkede, at denne organisation i øjeblikket ledes af Rogozin; Chemezov har også noget med dette at gøre. Rogozin og Chemezov var blandt de første russiske embedsmænd, der modtog sanktioner under den ukrainske krise. Hverken en ellerden anden kan ikke komme ind i USA. De aktiver, de ejer, er blevet frosset.