stringtranslate.com

РД-180

Модель РД-180.

РД -180 (русский: РД-180 , Ракетный Двигатель-180 , тр. Ракетный Двигатель-180 ) — ракетный двигатель, разработанный и изготовленный в России. Он имеет двойную камеру сгорания , конструкцию с двумя форсунками и работает на смеси RP-1 / LOX . РД-180 создан на основе линейки ракетных двигателей РД-170/РД-171 , которые использовались в советской ракете-носителе «Энергия» . Двигатель был разработан для использования на американских ракетах-носителях Atlas III и Atlas V и впервые поднялся в воздух в 2000 году. Он никогда не использовался ни на одной другой ракете. Двигатель успешно пролетел на всех шести полетах Atlas III и на 87 полетах Atlas V без каких-либо сбоев.

Атлас V постепенно выводится из эксплуатации из-за последствий для национальной безопасности, связанных с использованием двигателя российского производства, [1] который стал проблемой после российского вторжения в Крым . В 2021 году производитель Atlas United Launch Alliance объявил, что снимает с производства Atlas V и уже принял поставки двигателей РД-180 для оставшихся ракет. [2] По состоянию на ноябрь 2023 года осталось 17 запусков. В 2022 году российские поставки и техническое обслуживание были прекращены в результате торговых санкций, введенных после вторжения России в Украину в 2022 году .

Дизайн и характеристики

Схема двигателя РД-180:
  •   Гелий
  •   Жидкий кислород низкого давления
  •   Жидкое топливо низкого давления
  •   Жидкое топливо высокого давления
  •   Газообразный кислород высокого давления и продукты сгорания форкамеры
ЕГА
Электрогидравлический привод
МР-контроль ЭГА
Контроль соотношения смешивания EHA
Топливный клапан ПБ
Топливный клапан форкамеры

Камеры сгорания РД-180 имеют один турбонасосный агрегат, как и у его предшественника, четырехкамерного РД-170 . РД-180 работает на смеси RP-1 / LOX и использует чрезвычайно эффективный ступенчатый цикл сгорания при высоком давлении . Двигатель работает с соотношением окислителя к топливу 2,72 и использует обогащенную кислородом предварительную камеру сгорания, в отличие от типичных американских моделей с высоким содержанием топлива. Термодинамика цикла позволяет богатой кислородом камере предварительного сгорания обеспечивать большее соотношение мощности к весу , но с тем недостатком, что газообразный кислород под высоким давлением и высокой температурой должен транспортироваться по всему двигателю. Движения форсунок двигателя контролируются четырьмя гидроприводами . Двигатель можно дросселировать от 47% до 100% номинальной тяги. [3]

История

Корни ракетного двигателя РД-180 уходят в советскую ракету-носитель «Энергия» . Четырехкамерный двигатель РД-170 был разработан для использования в навесных ускорителях этого корабля, который в конечном итоге запустил орбитальный корабль «Буран» . Этот двигатель был сокращен до двухкамерной версии за счет объединения устройств внутреннего сгорания РД-170 с турбомашиной половинного размера. После успешной работы на испытательном стенде и соглашений на высоком уровне между правительством США и правительством России двигатели были импортированы в США для использования на самолетах Lockheed Martin Atlas III , летавших с 2000 по 2005 год. Двигатель используется с тех пор. 2002 год — United Launch Alliance Atlas V , преемник Atlas III. [4]

Двигатель имеет конструктивные особенности, аналогичные НК - 33 , который был разработан другим бюро ( Кузнецова ) почти десятилетием ранее.

Проблемы с доступностью в 2014–2015 гг.

Сомнения в надежности цепочки поставок РД-180 возникли после военной интервенции России в Украину в марте 2014 года. На протяжении более 13 лет с момента первого использования двигателя в ракете-носителе Atlas III в 2000 году серьезной опасности не было. поставки двигателей, несмотря на неровную историю американо-российских отношений со времен холодной войны . Однако ухудшение отношений между Западом и Россией после марта 2014 года привело к нескольким добровольным блокировкам, включая кратковременный судебный запрет со стороны судов США, в котором было неясно, распространяется ли сфера санкций США на импорт российского двигателя. [5]

13 мая 2014 года вице-премьер России Дмитрий Рогозин объявил, что «Россия запретит Соединенным Штатам использовать ракетные двигатели российского производства для военных запусков» [6] — часто используемую полезную нагрузку ракеты- носителя ULA Atlas V , которая приводит в действие ее первую ракету-носитель ULA Atlas V. ступень с одним двигателем РД-180, который расходуется после каждого полета. [7] В ответ ВВС США попросили Аэрокосмическую корпорацию оценить альтернативы для оснащения ракеты-носителя Атлас 5 двигателями, отличными от РД-180. По предварительным оценкам 2014 года, для замены РД-180 на Atlas V потребуется пять или более лет. [8]

Несмотря на то, что российское правительство могло прекратить поставки в ОЛА импортных двигателей РД-180, Конгресс США , при растущей поддержке со стороны ВВС , пришел к мнению, что строить в США производственную линию для РД-180 было бы невыгодно. -180, главным образом потому, что для этого потребуется лицензия российского правительства. Однако в 2014 году Конгресс США поддержал новую программу США по производству ракетных двигателей, предусматривающую внедрение нового двигателя к 2022 году. [9]

В июне 2014 года компания Aerojet Rocketdyne предложила федеральному правительству «профинансировать совершенно новую ракетную двигательную установку американского производства», керосиновый ракетный двигатель AR-1 с тягой 2200 килоньютон (500 000 фунтов силы ) . По состоянию на июнь 2014 года , по прогнозам Aerojet, стоимость каждого двигателя составит менее 25 миллионов долларов США за пару двигателей, не считая затрат на разработку в размере до 1 миллиарда долларов США , которые будут финансироваться правительством США. В Aerojet считали, что AR-1 может заменить РД-180 в парке усовершенствованных одноразовых ракет-носителей США и что он будет более доступным. [10]

21 августа 2014 года ВВС США опубликовали официальный запрос информации (RFI) о замене РД-180. RFI ищет информацию о «вариантах материалов для ракет-носителей и/или систем запуска, которые могли бы обеспечить экономически эффективные, коммерчески жизнеспособные решения для текущих и будущих требований к запуску в космос национальной безопасности (NSS). Космическое командование ВВС (AFSPC) рассматривает возможность приобретения стратегия по стимулированию коммерческой разработки ракетных двигательных установок и/или систем запуска для космических перевозок класса Evolved Expendable Launch Vehicle (EELV)». Накануне United Launch Alliance получила два РД-180, первые после российской аннексии Крыма . Было неясно, когда и будет ли заменен РД-180, и RFI запросил несколько вариантов, включая сходство с российским двигателем, будет ли он иметь новую конфигурацию и использование «альтернативных ракет-носителей» для миссии EELV. . [11]

В 2014 году RD-Amross продавала РД-180 ULA по 23,4 миллиона долларов каждый. [12]

В январе 2015 года Корпорация «Орбитальные науки» получила все необходимые разрешения от госорганов на поставку 60 двигателей от НПО «Энергомаш». [13]

24 декабря 2015 года United Launch Alliance объявила, что разместила заказ на дополнительные двигатели РД-180 для использования на ракете-носителе Atlas V в дополнение к 29 двигателям, которые компания заказала до введения санкций США против России из-за Крыма. и всего через несколько дней после того, как Конгресс США снял запрет на российские двигатели для американских ракет. [ нужна цитата ]

Планируемое производство РД-180 в США

Планов по производству РД-180 в США было несколько, но ни один из них не осуществился.

В рамках RD AMROSS компания Pratt & Whitney имеет лицензию на производство РД-180 в США. Согласно оценке GAO отдельных основных программ вооружения 2005 года, Pratt & Whitney планировала начать строительство РД-180 в США в 2008 году с первым военным запуском к 2012 году [14] , но этого не произошло.

В феврале 2015 года компания United Launch Alliance (ULA) объявила, что рассматривает возможность начала производства российского двигателя РД-180 в США на заводе по производству ступеней ракеты в Декейтере , штат Алабама. Двигатели, произведенные в США, будут использоваться только для правительственных гражданских (НАСА) и коммерческих запусков, но не для военных запусков США. Этот проект был запасным планом работы ULA по разработке нового двигателя совместно с Blue Origin для BE-4 . [15] В 2014 году Министерство обороны подсчитало, что для начала внутреннего производства двигателя РД-180 в США потребуется около 1 миллиарда долларов и пять лет. [16]

Всего к 14 апреля 2021 года «Энергомаш» поставил в США 122 ракетных двигателя РД-180 за более чем 20 лет. [17]

В интервью 26 августа 2021 года генеральный директор ULA Тори Бруно рассказал, что три или четыре РД-180 были установлены на ракеты Atlas V для предстоящих миссий, а остальные лежали на складе. «Мы взяли на себя досрочную поставку РД-180, если хотите, чтобы я мог разорвать эти отношения и не зависеть от [России], потому что именно об этом нас просил Конгресс», — сказал он. 122 двигателя РД-180 от «Энергомаша» принесли миллиардные доходы российской космической программе. [18]

Варианты замены РД-180

Было исследовано несколько вариантов замены РД-180 на Атласе V, но в конечном итоге ULA решила заменить ракету на Vulcan Centaur .

В феврале 2010 года, несмотря на наличие необходимой документации и юридических прав на производство РД-180 в США, НАСА рассматривало возможность разработки собственного двигателя основной ступени, который был бы «способен создавать высокие уровни тяги, примерно равные или превышающие характеристики двигателя российского производства». НАСА хотело создать полностью работоспособный двигатель к 2020 году или раньше, в зависимости от партнерства с Министерством обороны США. [19]

По геополитическим и политическим соображениям США United Launch Alliance рассмотрела возможную замену российского двигателя РД-180, используемого на первой ступени ракеты-носителя ULA Atlas V. Официальные контракты на проведение исследований были заключены в июне 2014 года с рядом компаний. Американские поставщики ракетных двигателей. [1]

В сентябре 2014 года ULA объявила, что вступила в партнерство с Blue Origin для разработки метанового двигателя BE-4 LOX для замены РД-180 на новом ускорителе первой ступени , который придет на смену Atlas V. В то время Blue Origin разрабатывала двигатель уже третий год, и ULA ожидала, что новая ступень и двигатель начнут летать не ранее 2019 года. Два двигателя BE-4 с тягой 2400 килоньютон (550 000  фунтов силы ) будет использоваться на новой ракете-носителе. [1]

Dynetics и Aerojet Rocketdyne (AJR) также предложили свой ракетный двигатель AR1 , работающий на углеводородном топливе, в качестве замены РД-180. [20] [21] Генеральный директор ULA Тори Бруно заявил в начале 2015 года, что и вариант AR-1, и производство RD-180 в США компанией ULA по лицензии были резервными вариантами основного варианта, который ULA реализовала с Blue Origin BE- 4 двигатель. [15] К марту 2016 года ВВС США подписали контракты на разработку с AJR и Blue Origin для финансирования разработки обоих двигателей. [22]

По состоянию на сентябрь 2021 года , первый полет Vulcan с новыми двигателями ожидается в 2023 году. [23]

По состоянию на 25 мая 2020 года (20 лет со дня первого запуска РН «Атлас» с РД-180) все 90 пусков к настоящему времени признаны успешными. [ кем? ]

Приложения

В начале 1990-х годов подразделение General Dynamics Space Systems (позже купленное Lockheed Martin ) приобрело права на использование РД-180 в усовершенствованной одноразовой ракете-носителе (EELV) и программе «Атлас» . Поскольку эти программы были задуманы для поддержки запусков правительства США, а также коммерческих запусков, было также организовано совместное производство РД-180 с компанией Pratt & Whitney . Однако все производство происходило в России. Двигатель продавало совместное предприятие российского разработчика и производителя двигателей НПО «Энергомаш» и Pratt & Whitney, названное RD Amross .

РД-180 был впервые установлен на машине Atlas IIA-R, которая представляла собой машину Atlas IIA с российским (отсюда и R) двигателем, заменившим предыдущий основной двигатель. Позднее этот автомобиль был переименован в Atlas III . Была предпринята дополнительная программа разработки для сертификации двигателя для использования на модульной первой ступени Common Core Booster ракеты Atlas V.

Перспективное использование

РД-180 предлагалось использовать [24] с новым семейством российских космических ракет-носителей «Русь-М» , предложенным подрядчиками Роскосмоса , [25] [26] , но программа была отменена Российским космическим агентством в октябре 2011 года . [ 27]

В марте 2010 года Джерри Грей, консультант Американского института аэронавтики и астронавтики и Ассоциации университетских космических исследований и бывший профессор аэрокосмической техники Принстонского университета , предложил использовать РД-180 для перспективной тяжелой ракеты-носителя НАСА. Для тех, кого может беспокоить чрезмерная зависимость от России, он отметил, что RD Amross «очень близок к производству американской версии РД-180 и при некотором вливании финансирования НАСА мог бы начать производство этого двигателя (и возможно, даже тяга РД-170 в 1 700 000 фунтов силы или 7,6 МН) через несколько лет». [28]

2022 г. Вторжение России в Украину

24 февраля 2022 года Россия начала масштабное военное вторжение на Украину . Шесть дней спустя, 2 марта 2022 года, когда Россия продолжила вторжение, они объявили о прекращении всех продаж и поддержки двигателей РД-180 Соединенным Штатам в ответ на санкции, введенные США в отношении России за нападение на Украину. [29]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abc Ферстер, Уоррен (17 сентября 2014 г.). «ULA инвестирует в двигатель Blue Origin в качестве замены РД-180». Космические новости. Архивировано из оригинала 18 сентября 2014 года . Проверено 19 сентября 2014 г.
  2. ↑ Рулетка, Джоуи (26 августа 2021 г.). «ULA прекращает продажу своей центральной части Atlas V, открывая путь к выводу ракеты из эксплуатации» . Грань . Проверено 1 сентября 2021 г.
  3. ^ Руководство пользователя Atlas V Launch Services (PDF) (11-я редакция). Сентенниал, Колорадо: United Launch Alliance. Март 2010 г. стр. А8-9. Архивировано (PDF) из оригинала 14 декабря 2020 года . Проверено 6 декабря 2020 г.
  4. ^ Двигатели, пришедшие с холода!. Телевизионная корпорация «Четвертый канал». 2000 . Проверено 19 мая 2014 г.
  5. ↑ Фауст, Джефф (12 мая 2014 г.). «Замена РД-180». Космический обзор . Архивировано из оригинала 14 мая 2014 года . Проверено 13 мая 2014 г.
  6. ^ "Россия отвечает на санкции США в отношении Украины". Новости ИТВ . 13 мая 2014 г. Архивировано из оригинала 14 мая 2014 г. . Проверено 13 мая 2014 г.
  7. ↑ Гопал Ратнам и Генри Мейер (13 мая 2014 г.). «Россия запрещает продажу ракетных двигателей военным США». Блумберг . Архивировано из оригинала 14 ноября 2014 года . Проверено 28 декабря 2014 г.
  8. ↑ де Сельдинг, Питер Б. (19 мая 2014 г.). «Оценки времени, необходимого для замены РД-180, сильно различаются». Космические новости . Архивировано из оригинала 19 мая 2014 года . Проверено 16 мая 2014 г.
  9. ^ «Растет поддержка нового ракетного двигателя в США» . Авиационная неделя . 26 мая 2014 г. Архивировано из оригинала 27 мая 2014 г. . Проверено 27 мая 2014 г.
  10. ↑ Батлер, Эми (3 июня 2014 г.). «Aerojet Rocketdyne планирует получить 25 миллионов долларов за пару двигателей AR-1». Авиационная неделя. Архивировано из оригинала 1 июля 2014 года . Проверено 16 июня 2014 г. 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 двигательной установки американского производства... Усилия по созданию новой , 500 000 фунтов. Двигательная установка на жидком кислороде/керосине с тягой займет около четырех лет с момента заключения контракта и будет стоить примерно от 800 до 1 миллиарда долларов. Такой двигатель планируется использовать для ракеты Atlas V компании United Launch Alliance (ULA), а также для Antares компании Orbital. … [мы] «верим, что [AR-1 будет] на одном уровне, если не лучше, с характеристиками РД-180». Мы также считаем, что это будет более доступно»,
  11. ^ «ВВС выдают запрос на новый ракетный двигатель взамен модели российского производства» . Времена ВВС. 21 августа 2014 года . Проверено 11 февраля 2023 г.
  12. ^ Reuters Сделка Пентагона с русскими принесла большую прибыль крошечной фирме из Флориды, ноябрь 2014 г. Архивировано 22 февраля 2019 г. в Wayback Machine .
  13. ^ "США купят 60 российских ракетных двигателей на сумму $1 млрд — компания" . itar-tass.com . Архивировано из оригинала 19 января 2015 года . Проверено 10 апреля 2018 г.
  14. ^ «ОБОРОННЫЕ ЗАКУПКИ: Оценка отдельных основных программ вооружения» (PDF) . Счетная палата правительства США (GAO) . Март 2005. с. 56. Архивировано (PDF) из оригинала 18 января 2021 года . Проверено 4 сентября 2021 г.
  15. ^ аб Флейшауэр, Эрик (7 февраля 2015 г.). «Генеральный директор ULA рассказывает о проблемах и планах завода по производству двигателей в Декейтере» . Декейтер Дейли . Архивировано из оригинала 12 июня 2017 года . Проверено 9 февраля 2015 г.
  16. ^ «Совместное производство РД-180 в США будет стоить 1 миллиард долларов | Сеть Aviation Week» . Aviationweek.com . Архивировано из оригинала 4 сентября 2021 года . Проверено 5 октября 2021 г.
  17. ^ "Россия передает США последние ракетные двигатели РД-180 в рамках существующей сделки" . Архивировано из оригинала 25 июля 2021 года . Проверено 4 сентября 2021 г.
  18. ↑ Рулетка, Джоуи (26 августа 2021 г.). «ULA прекращает продажу своей центральной части Atlas V, открывая путь к выводу ракеты из эксплуатации» . Грань . Архивировано из оригинала 4 сентября 2021 года . Проверено 4 сентября 2021 г.
  19. ^ «Планы НАСА по развитию двигательной активности находят отклик у некоторых представителей ракетной промышленности» . SpaceNews.com . 26 февраля 2010 г. Проверено 28 декабря 2014 г.
  20. ^ «Aerojet Rocketdyne планирует получить 25 миллионов долларов за пару двигателей AR-1» . Архивировано из оригинала 1 июля 2014 года . Проверено 16 июня 2014 г.
  21. ^ «Космический полет сейчас - Последние новости - Aerojet Rocketdyne говорит, что двигатель AR1 лучше всего подходит для Атласа 5» . spaceflightnow.com . Архивировано из оригинала 12 сентября 2015 года . Проверено 10 апреля 2018 г.
  22. ^ Кларк, Стивен. «Кандидаты ULA на замену двигателя РД-180 получают финансирование ВВС - Spaceflight Now» . Архивировано из оригинала 13 августа 2021 года . Проверено 5 октября 2021 г.
  23. ^ Ирен Клотц (Неделя авиации и космические технологии). «Дебютный запуск @ulalaunch Vulcan переносится на 2023 год, поскольку заказчику @astrobotic нужно больше времени для подготовки лунного посадочного модуля Peregrine. «Covid создал много проблем для всей цепочки космических поставок», - говорит генеральный директор Джон Торнтон @aviationweek. «Мы просто делаем лучшее, что мы можем."". Архивировано из оригинала 30 июня 2021 года . Проверено 28 августа 2021 г.
  24. ^ "Роскосмос разрабатывает новый ракетно-космический комплекс Рус-М — Энциклопедия безопасности". Survincity.com . Архивировано из оригинала 30 ноября 2020 года . Проверено 5 октября 2021 г.
  25. ^ "РИА Наука – РИА Новости". Риан.ру. Архивировано из оригинала 8 сентября 2012 года . Проверено 28 декабря 2014 г.
  26. ^ "Русь М : РД-180". Russianspaceweb.com. Архивировано из оригинала 27 февраля 2019 года . Проверено 28 декабря 2014 г.
  27. ^ "Замена консервированной Россией ракеты "Союз"" . Космический полет сейчас. 7 октября 2011 г. Архивировано из оригинала 2 ноября 2011 г. Проверено 8 октября 2011 г.
  28. ^ «Закладывая основу для исследования космоса человеком - SpaceNews.com» . spacenews.com . 29 марта 2010 г. Архивировано из оригинала 5 октября 2021 г. Проверено 10 апреля 2018 г.
  29. ^ «Россия прекращает продажу ракетных двигателей США, и их космический руководитель сказал: «Пусть они летают на чем-нибудь другом, на своих метлах»» . МСН . Проверено 4 марта 2022 г.

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы по теме РД-180 .