РД -107 и его родной брат РД-108 — это тип ракетного двигателя, используемый в семействе ракет Р-7 . Двигатели РД-107 используются в каждом ускорителе, а РД-108 — в центральном ядре. Двигатели имеют четыре основные камеры сгорания (каждая с соплом ) и либо две (РД-107), либо четыре (РД-108) камеры верньера .
Двигатели были впервые разработаны в середине 1950-х годов для запуска Р-7 «Семерка» , первой межконтинентальной баллистической ракеты . Позднее Р-7 была адаптирована для космических ракет-носителей , а двигатели совершенствовались на протяжении нескольких поколений. Самые последние версии — двигатели РД-107А и РД-108А — используются для запуска ракеты «Союз-2» , которая находится в активной эксплуатации с 2024 года [обновлять].
Дизайн
Схема турбонасосного агрегата ракетного двигателя РД-107 НПО Энергомаш.
Двигатель РД-107 был разработан под руководством Валентина Глушко в Опытно-конструкторском бюро (ОКБ-456) в 1954-1957 годах. В качестве топлива он использует жидкий кислород и керосин , работающие в газогенераторном цикле. Как было характерно для всех потомков ракетной техники Фау-2 , турбина приводится в действие паром, полученным путем каталитического разложения H₂O₂ . Парогенератор использует твердый катализатор Ф-30-ПГ . Они основаны на гранулах переменного размера, покрытых водным раствором перманганата калия и натрия . Каждый двигатель использует четыре фиксированные основные камеры сгорания. Двигатель РД-107 имеет дополнительные две камеры сгорания с верньером , которые могут управлять вектором тяги в одной плоскости для обеспечения ориентации. Двигатель РД-108 имеет четыре верньера для обеспечения полного управления вектором ступени «Блок-А». Одноосный турбонасосный агрегат включает в себя турбину с паровым приводом, насос окислителя, насос горючего и генератор азотного газа для наддува бака. [3]
Двигатели РД-107 используются в каждом из ускорителей ракеты «Союз-2» , а один двигатель РД-108 — в ступени «Блок-А» (центральной 1-й ступени).
Одним из важных нововведений этого двигателя была возможность использовать переменное соотношение смеси между топливом и окислителем. Естественные различия в производстве между каждым двигателем означали, что без активного контроля расхода топлива каждый ускоритель мог бы расходовать кислород и топливо с разной скоростью. Это могло бы привести к десяткам тонн неиспользованного топлива ближе к концу сгорания. Это создало бы огромную нагрузку на конструкцию и вызвало бы трудности в управлении из-за дисбаланса масс. Система управления соотношением смеси была разработана для обеспечения одновременного потребления массы топлива четырьмя ускорителями R-7. [3] [7]
Производство
Двигатели РД-107 и РД-108 производятся на заводе имени Кузнецова в Самаре, Россия , под руководством Приволжского филиала НПО Энергомаш , также известного как Волжский филиал. [1] [3] [5] Приволжский филиал был организован как филиал ОКБ-456 в 1958 году специально для производства двигателей РД-107 и РД-108. Филиалом руководил Ю.Д. Соловьев до 1960 года, затем Р.И. Зеленев до 1975 года, затем А.Ф. Удалов до 1978 года, а в настоящее время его возглавляет А.А. Ганин. [8]
Версии
Нижняя часть «Союза-2» с двигателями РД-107 в каждом ускорителе и РД-108 на центральном ядре. Каждый имеет четыре сопла и либо два (РД-107), либо четыре (РД-108) корректирующих сопла.
Варианты РД-107
Изменения конструкции РД-107 привели к производству нескольких различных версий двигателя:
РД-107 ( код ГРАУ : 8Д74 ): Оригинальная версия. [4] Используется в версиях МБР ускорителей Р-7, 8К72, 8К72Л и 8К72К. [3]
РД-107К (код ГРАУ: 8Д74К ): улучшенная версия 8Д74. Используется на ускорителях 8К78, 8А92, 8А92М и 11А57. [3]
РД-107ММ (код ГРАУ: 8Д728 или 8Д74М ): тяга увеличена по сравнению с 8Д74К на 5%. [4] Применялся на « Молния-М» (8К78М) и был принят на вооружение на ракетах Р-7 в 1966 году. [3]
РД-117 (код ГРАУ: 11Д511 ): Улучшенные структурные изменения. [4] Используется на кораблях «Союз-У» (11А511У) и «Союз-У2» (11А511У2). [3]
РД-107А (код ГРАУ: 14Д22 ): Усовершенствованная версия 11Д511 с новой конструкцией инжектора, которая устранила высокочастотную нестабильность горения. [4] Используется на ракетах «Союз-ФГ» (11А511У-ФГ), «Союз-СТА» (372РН21А) и «Союз-СТБ» (372РН21Б). [3]
РД-107А (код ГРАУ: 14Д22ХЗ ): версия 14Д22 с химическим зажиганием. Используется на ракетах «Союз-2.1а» (14А14-1А) и «Союз-2.1б» (14А14-1Б). [3] [9]
Варианты РД-108
Подобные модификации привели к появлению нескольких различных версий РД-108:
РД-108 (код ГРАУ: 8Д75 ): Оригинальная версия. [4] Использовалась на Р-7 , Спутнике , Востоке и Восходе . [3]
РД-108К (код ГРАУ: 8Д75К ): Усовершенствованная версия 8Д74. Используется на «Молнии» (8К78). [3]
РД-108ММ (код ГРАУ: 8Д727 или 8Д75М ): Увеличенная тяга по сравнению с 8Д74К на 5%. [4] Используется на « Молния-М» (8К78М) и «Союз» (11А511). [3]
РД-118 (код ГРАУ: 11Д512 ): Улучшенные конструктивные изменения. [4] Используется на корабле «Союз-У» (11А511У). [3]
RD-118PF (код GRAU: 11D512PF ): версия 11D5212, работающая на Syntin вместо RG-1 . Она использовала выбранные инжекторы для минимизации нестабильности без изменения методов конструкции, но требовала значительного количества произведенных двигателей для получения инжекторов, соответствующих строгим спецификациям. Использовалась на Союз-У2 (11A511U2). [3] [10]
РД-108А (код ГРАУ: 14Д21 ): Усовершенствованная версия 11Д511 с новой конструкцией инжектора, которая устранила высокочастотные нестабильности горения. [4] Используется на ракетах «Союз-ФГ» (11А511У-ФГ), «Союз-СТА» (372РН21А) и «Союз-СТБ» (372РН21Б). [3]
РД-108А (код ГРАУ: 14Д21ХЗ ): версия 14Д22 с химическим зажиганием. Использовалась на ракетах «Союз-2.1а» (14А14-1А) и «Союз-2.1б» (14А14-1Б). [3] [9]
Работа над двигателями 14Д21 и 14Д22 началась в 1986 году, а предварительный проект был завершен в 1993 году. Эти двигатели включают новую конструкцию инжекторной головки для увеличения удельного импульса . Первый запуск грузового космического корабля «Прогресс» с использованием ракеты-носителя, оснащенной этими двигателями, состоялся в мае 2001 года. Первый запуск человека в космос с использованием этих двигателей состоялся в октябре 2002 года. [5]
Гиперголическое и пиротехническое зажигание
В настоящее время двигатели выпускаются с пиротехнической системой зажигания. Энергомаш сообщает, что новая гиперголическая система зажигания (на двигателях 14Д21ХЗ и 14Д22ХЗ) готова к сертификации и летным испытаниям. [5]
^ ab "RD-107, RD-108". АО "Кузнецов". Архивировано из оригинала 21 июля 2015 г.
^ "RD-107-8D74". Энциклопедия Astronautica. Архивировано из оригинала 21 марта 2002 года . Получено 2015-07-14 .
^ abcdefghijklmnopqrs "ЖРД РД-107 и РД-108 и их модификации" [РД-107 и РД-108 и их модификации] (на русском языке) . Проверено 19 февраля 2024 г.
^ abcdefghijk "Список двигателей НПО Энергомаш". НПО Энергомаш . Архивировано из оригинала 7 ноября 2014 года.
^ abcd "РД-107/108". НПО Энергомаш . Архивировано из оригинала 2 апреля 2015.
^ Джон Р. Лондон III (октябрь 1994 г.). LEO по дешевке (PDF) . Air University Press. стр. 68–69. ISBN0-89499-134-5. Архивировано из оригинала (PDF) 2008-05-14.
^ Черток, Борис (июнь 2006 г.). «Глава 16 — Семь проблем ракеты Р-7». Ракеты и люди. Том 2 — Создание ракетной промышленности (PDF) . Том 2 (NASA SP-2006-4110). NASA . стр. 292. Получено 15 июля 2015 г.
^ "История". НПО Энергомаш . Архивировано из оригинала 18 ноября 2014.
^ ab Зак, Анатолий. "Ракета-носитель "Союз-2" (14А14)". RussianSpaceWeb .
^ abc Pillet, Николя. «Le lanceur Soyouz-U2 (11A511U-2)» [Рактер-носитель «Союз-У2» (11A511U-2)] (на французском языке). Космонавтика.com . Проверено 14 июля 2015 г.
