Russiske RD-180 rakettmotorer: spesifikasjoner

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Russiske RD-180 rakettmotorer har vært et stridsfelt mellom de to amerikanske selskapene United Launch Alliance (ULA) og rivalen Orbital Sciences. Førstnevnte hindrer sistnevnte fra å kjøpe motorer til Antares-rakettene.

Clash of the Titans

Det var Orbital Sciences deltakelse i statlige anbudskjøp som hadde skylden. ULA forhindrer ulovlig konkurrenter fra å kjøpe RD-180-motorer fra to selskaper. Dette er RD Amross-entreprenøren – SNPPO Energomash – og det amerikanske mellomleddet Pratt & Whitney Rocketdyne. Førstnevnte produserer den nødvendige RD-180 rakettmotoren for flytende drivstoff. Den andre leverer komponenter til USA.

Den eneste flytende drivstoff-motoren RD-180 er optim alt egnet for anbudskjøp annonsert av amerikanske myndigheter. Ifølge eksperter er egenskapene til disse komponentene ideelle for tunge bæreraketter og behovene til NASA.

Hva er RD-180 rakettmotor

RD-180 er en to-kammer derivat av fire-kammer RD-170 brukt av Zenit. Rakettmotorer med flytende drivstoffRD-180-etterbrenneren med lukket syklus pakker den høye ytelsen, bekvemmeligheten og gjenbrukbarheten til RD-170 i en størrelse som matcher motorkravene til Atlas V Evolved Expendable Launch Vehicle.

RD-180 – Hydraulisk motor for å aktivere reguleringsventilen og avbøyningskraftvektoren i gimbals, med pneumatikk for å aktivere ventilen og utblåsningssystemet: trykkrammen for lastfordeling er selvforsynt som en del av motoren. Motoren ved starten bruker LOX bly, med etterbrenning av generatorgass og LOX, rik på gassturbindrift. Så sett en ytelsesøkning på 10 prosent sammenlignet med driftsøkningen til amerikanske motorer og forutsatt en ren, gjenbrukbar drift. Bare i hovedenheten krevde turbopumpen og boosterpumpen utvikling for å skalere fra RD-120 og RD-170. Alle andre komponenter ble tatt direkte fra RD-170.

RD-180 ble utviklet på 42 måneder til en brøkdel av prisen for en typisk amerikansk motordesign. Motoren går på en mellomliggende Atlas III og en standard Atlas V booster.

RD-180 er utstyrt med to par brennkammer og dyser. Motoren er utviklet og produsert av den russiske forsknings- og produksjonsforeningen Energomash. Parafin brukes som drivstoff, flytende oksygen er et oksidasjonsmiddel. Kostnaden for RD-180 rakettmotoren i 2010 var $9 millioner.

Beskrivelse av konstruksjon

1. LOX/parafin rakettdrivstoff.
2. To skyvekammer (gimbals +8 grader).
3. En oksygenrik blokk foran brenneren.
4. THA høytrykksenhet.
5. To-trinns drivstoffpumpe.
6. Entrinns oksygenpumpe.
7. Enkelturbin.
8. Selvtennende tenning.
9. Autonome hydrauliske systemer (ventiler, TVC) drevet av parafin fra en drivstoffpumpe.
10. Helseovervåking og livsprediksjonssystem.
11. Automatisert flyforberedelse (etter installasjon på kjøretøyet blir alle operasjoner automatisert gjennom lansering).
12. Minimering av grensesnittet fra utskytningsrampen og kjøretøyer (pneumatiske og hydrauliske systemer, autonome, elektriske integrerte paneler, skyveramme for å forenkle det mekaniske grensesnittet).
13. Miljøvennlig drift med rik oksidasjonsmiddel som starter forbrennertenning, samt oksidasjonsstart- og avstengningsmoduser som eliminerer koksdannelse og uforbrent potensielt forurenset parafin.
14. 50–100 % kontinuerlig struping med forbehold om potensiell bane og motortilpasning i sanntid på stedet før oppstart.
15. 80 % RD-170 deler.
16. Albaric-kammer: 256, 6 bar.
17. Arealfaktor: 36, 4.
18. Forholdet mellom skyvekraft og vekt: 77, 26.
19. Oxidizer-drivstoff ratio: 2, 72.

Engine RD-180. Funksjoner

• Spesifikk tyngdekraft: 5480 kg (12080 lb).
• Høyde: 3,6 m (11,67 fot).
• Diameter: 3,2 m (10,33 fot).
• Spesifikk impuls: 337,8 s.
• Spesifikk impuls ved havnivå: 311,3 s
• Opptakstid: 270 sek.
• Første lansering: 2000

Historie

I november 1996 gjennomførte Energomash produksjonsforening den første testen av RD-180. Motoren ble erklært vinneren i anbud for installasjonen i Atlas bærerakett til det amerikanske Lockheed Martin Corporation. Dette var nødvendig for tilbaketrekking av lovende bemannede skip. Siden den gang har RD-180-motorene blitt de mest etterspurte.

Motoren er gjenbrukbar. Sofistikert ledelse ga NPO Energomash nesten legendariske pålitelige avtaler med USA. I desember 2012 ble det levert en kontrakt som gir selskapet garanti for produksjon av motorer frem til 2019. All produksjon er konsentrert i Russland.

Opprette en erstatning for RD-180 i USA

ukrainske hendelser førte til sanksjoner som begrenser muligheten til å bruke russiske rakettmotorer for USA. RD-180 må erstattes med en amerikansk-laget analog. I desember 2014 ble en endring vedtatt av huset. Den forbød bruken av russiske RD-180-er. Motoren vil fortsatt kjøpes under den eksisterende forsyningskontrakten frem til 2019 mellom Energomash og ULA.

Til tross for fortsatt samarbeid og leveranser av RD-180 under eksisterende avtaler, beordret USAs forsvarsminister oppsigelse av samarbeidet med Russland og overgangenfor amerikanske deler. Amerika er forpliktet til å kvitte seg med russisk avhengighet i de militærpolitiske sfærene.

Til dette svarte Frank Kendall (forsvarssekretær for oppkjøp) at Pentagon ikke hadde noe å erstatte de russiske RD-180-motorene. Som et alternativ til dagens situasjon annonserte Amerika et anbud for produksjon av egne motorer med lignende egenskaper på sitt territorium.

Russlands visestatsminister Dmitrij Rogozin sa at han var klar til å stoppe tilførselen av rakettmotorer RD-180 og K-33 til Amerika.

Hvor mye koster en RD-180 rakettmotor for USA

La oss snakke om priser. SpaceNews rapporterte at RD-180-motoren måtte skiftes ut. For USA vil et slikt innfall koste 1,5 milliarder dollar. Ikke et lite beløp.

Hvor mye koster RD-180-motoren? Hele prototypeimplementeringsprosjektet vil vare i minst seks år. Ifølge eksperter har ikke USA mulighet til å helt forlate bruken av RD-180-motorer. Det er umulig å løse problemet på kort tid, siden motorene vil være klare først i 2022.

Til tross for forsikringer fra US Air Force om at RD-180 er på lager i nødvendig mengde, er det fortsatt en mangel. Derfor vil mange lanseringer måtte utsettes. Utgifter i dette området kan stige til 5 milliarder dollar. Mens USA konkurrerer og håndhever sanksjoner, er Kina allerede i kø for RD-180-produksjon.

Perspektiv

Pentagon har bevilget minst 162 millioner dollar til Aerojet Rocketdyne og United Launch Alliance for å jobbe iutviklingsområder for AR1- og BE-4-rakettmotorer, kandidater for å erstatte den russiskproduserte motoren som for tiden flyr Atlas V-rakettfartøyet.

Det amerikanske flyvåpenet fullfører en innledende investering i nye rakettmotorer ettersom militæret forsøker å bevege seg bort fra sin avhengighet av den russiske RD-180-motoren som brukes på Atlas V, som skyter opp de fleste amerikanske regjeringssatellitter for sikker kommunikasjon, navigasjon og etterretningsinnhenting av informasjon. Luftvåpenet inngår et offentlig-privat partnerskap med Aerojet Rocketdyne og ULA, og gir bedriftsmidler til å medfinansiere motorutvikling.

Presidenten og administrerende direktøren i ULA fortsetter å møtes for å nå målet om å gi USA de mest pålitelige lanseringssystemene til den rimeligste prisen, samtidig som de utvikler en ny motor som vil introdusere helt nye muligheter for bruk av plass.

Avtale med Aerojet Rocketdyne dekker utvikling og testing av AR1-rakettmotoren. Dette er en kraftenhet som brenner parafinblanding og flytende oksygen. Dette er de samme drivmiddelkomponentene som i RD-180-motoren for Atlas V.

Aerojet Rocketdyne har som mål å ha en luftdyktig motor innen 2019, men første lansering er ikke forventet før i 2020. Luftvåpenet forplikter seg til minst 115,3 millioner dollar til utviklingsprogrammet AR1 mens Aerojet Rocketdyne og ULA investere 57,7 millioner dollar i fellesskap, sa Aerojet Rocketdyne i en uttalelse.

Før testing topper regjeringens beslutning om å fortsette støtten til AR1-motorprogrammet $804 millioner – med $536 millioner fra flyvåpenet og $236 millioner fra Aerojet Rocketdyne og ULA.

"AR1 vil sette USA tilbake i ledelsen når det gjelder produksjon av parafin kjernefysiske rakettmotorer," sa Drake i en pressemelding. "Vi inkorporerer de siste fremskrittene innen toppmoderne produksjon mens vi utnytter vår rike kunnskap om neste generasjon rakettmotorer, alt blir gjort for å introdusere motorer som vil avslutte vår avhengighet av en utenlandsk leverandør for å lansere vår nasjons nasjonale sikkerhetsmidler."

AR1-motoren vil inkludere 3D-printede deler og kjøre på anriket oksygen med generatorgass etterforbrenning. Dette er en mer effektiv motorsyklus enn tilgjengelig i andre flytende hydrokarboner i amerikanske rakettmotorer.

BE-4-motoren er fokuset til Luftforsvaret. For gjennomføringen tildeles kontantinjeksjoner. Luftforsvaret er forpliktet til å betale minst 46,6 millioner dollar til United Launch Alliance for neste generasjon av Vulcan-raketten. ULA gikk også med på å legge til 40,8 millioner dollar i henhold til vilkårene for regjeringsprisen.

Løveparten av den opprinnelige finansieringen på 45 800 000 dollar vil gå til utvikling av BE-4-motoren, som vil generere 550 000 pund skyvekraft og forbruke en kryogen kombinasjon av flytende naturgass og væskeoksygen.

To BE-4-motorer vil øke det første trinnet av Vulcan-raketten. Tjenestemenn sier at BE-4 blir fullt finansiert av selskapet gjennom United Launch Alliance. Luftforsvarsfinansiering vil støtte selskapets fremgang med å integrere BE-4-motoren med Vulcan-raketten.

Aerojet Rocketdyne annonserer AR1 som den enkleste erstatningen for RD-180 på grunn av pulverblandingen og størrelsen. Det kreves to AR1-motorer for å oppfylle ytelsen til én RD-180-motor med dobbel dyse på en Atlas V.

ULA-ledere sier at BE-4-motoren fra Blue Origin, et gründerromfirma grunnlagt av Amazon.com, vil være klar raskere og til slutt vil være lettere å gjenopprette for gjenbruk.

Mens RD-180-motoren hadde fordelen av mer enn 60 vellykkede lanseringer, var det på tide med amerikanske investeringer i innenlandsk produksjon av lignende motorer.

BE-4 skal fullføre valideringen i 2017, og ULA tar sikte på den første flygningen av Vulcan-raketten innen utgangen av 2019.

Luftforsvaret finansierer også bygging i verdensrommet for beboelse av astronauter i utforskning av dypt rom og satellitttjenester.

ULA fortsetter å jobbe med både Blue Origin og Aerojet Rocketdyne. Den følger med to varianter av neste generasjon amerikanske motorer, og det er grunnen til at selskapet slår seg sammen med to av verdens ledende romfartsselskaper.

ULA beholder Aerojet Rocketdynes AR1-motor som backup alternativ. Det endelige utvalget forventes i slutten av 2016.

Air Force økonomiske forpliktelser til Aerojet Rocketdyne og ULA åpner etter 29. februar 2016 etter at lignende avtaler ble inngått med SpaceX og Orbital ATK. Nytt solid rakettforsterkerprosjekt laget av Orbital ATK for ULAs Vulcan-rakett og for sin egen bærerakett, vil også motta Orbital ATK-finansiering.

Skygge i verdensrommet fra jordens "skyer"

Russiske RD-180-motorer har ikke noe alternativ i USA. Jim Meiser, visepresident i Aerojet Rocketdyne, mener at USA ikke tar nok hensyn til utviklingen av sine egne oksygen-parafin-prototyper.

Han sa at Amerika definitivt står bak russerne og kineserne når det gjelder å lage slike fremdriftssystemer. Han nevnte også at USA allerede har utviklet en oksygen-parafinmotor, som er i drift Merlin 1D. Den er produsert av SpaceX. Bare nå, når det gjelder egenskapene, kommer den ikke til kort RD-180.

Selvfølgelig er dette fullstendig tull, fordi terrestriske skyer ikke kan kaste noen skygge ut i verdensrommet. Men i politisk forstand – akk, de blir forkastet.

USA: Industrimenn er rolige, politikere bekymret

En høytstående amerikansk luftvåpentjenestemann sier at han vil slutte å skyte opp nasjonale sikkerhetssatellitter ombord på United Launch Alliances Atlas V-rakett hvis finansdepartementet mener at import av russiske motorer ikke bryter amerikanske sanksjoner.

Tidligere spurte senator John McCain Luftforsvaretfor å bevise at den nylige omorganiseringen i Russland av rakett- og romfartsindustrien ikke gjør kjøp av RD-180-motorer til et brudd på amerikanske sanksjoner som ble pålagt russiske tjenestemenn i 2014.

Amerikanske offentlige etater, ledet av finansdepartementet, tar en ny titt på RD-180-leveranser. Og vi er klare til ikke å følge sanksjonene. Jording av Atlas V ville skape et større hinder for Pentagon enn å slåss.

McCain holdt en militær romhavn-høring der han oppfordret luftvåpenet til å få en ny juridisk oppfatning om at importen av RD-18O bryter med amerikanske sanksjoner pålagt russiske tjenestemenn etter annekteringen av Ukrainas Krim-halvøy.

McCain trakk frem to høytstående russiske tjenestemenn: Russlands visestatsminister Dmitrij Rogozin og Sergei Chemezov, rådgiver for Russlands president Vladimir Putin. Inntil nylig var de observatører i romsektoren. Selv om de ikke drar økonomisk fordel av salget av RD-180, har de fått sanksjoner.

28. desember, etter ordre fra Putin, blir den russiske romsektoren omorganisert. Denne omstruktureringen gjør tilpasninger til den russiske romindustrien og romfartsorganisasjonen Roscosmos under et nytt statlig selskap, også k alt Roskosmos.

McCain bemerket at denne organisasjonen for tiden ledes av Rogozin; Chemezov har også noe med dette å gjøre. Rogozin og Chemezov var blant de første russiske tjenestemennene som fikk sanksjoner under den ukrainske krisen. Verken en ellerden andre kan ikke komme inn i USA. Eiendelene de eier har blitt frosset.