РД -120 ( индекс ГРАУ 11Д123 ) — жидкостный ракетный двигатель верхней ступени, работающий на РГ-1 (очищенный керосин ) и жидком кислороде в цикле ступенчатого сгорания с обогащением окислителем и отношением O/F 2,6. [2] [3] [4] Он используется во второй ступени семейства ракет-носителей «Зенит» . [1] Он имеет одну неподвижную камеру сгорания и, таким образом, на «Зените» он работает в паре с двигателем РД-8 . Двигатель разрабатывался с 1976 по 1985 год НПО «Энергомаш» под руководством В. П. Радовского. [3] Он производится, в частности, на «Южмаше» в Украине . [5]
Его не следует путать с РД-0120 — снятым с производства ракетным двигателем на жидком кислороде/водороде, который использовался в советской системе запуска «Энергия» .
В ходе первоначальной разработки программы «Буран» 11Д77 — ракеты-носителя, позже известной как «Зенит» , — КБХА было поручено разработать двигатель второй ступени, как это было сделано для ракет «Протон» и «Союз» . Но, учитывая трудности, с которыми столкнулось НПО «Энергомаш» при разработке РД-123 (который позже станет известен как РД-170 ), они передали разработку маршевого двигателя на водороде и кислороде КБХА. Этот проект, аналог SSME , был проектом РД-130 в НПО «Энергомаш». Но когда КБХА взялось за разработку, то назвало его РД -0 120 , название, которое всегда вызывает путаницу с двигателем из настоящей статьи. В обмен на то, что они взялись за сложную разработку криогенного ракетного двигателя, Энергомаш взял на себя ответственность за разработку двигателя второй ступени 11Д77, который в конечном итоге станет известен как РД -120 . [6] Тот факт, что РД-120 и РД-0120 имели переплетенную концепцию, в рамках одной программы и с заменой конструкторских бюро, не помогает избежать путаницы.
16 марта 1976 года правительство приняло постановление о разработке «Зенита», РД-171 и РД-120. [7] К апрелю 1976 года «Южное» предоставило НПО «Энергомаш» окончательные требования к двигателям первой и второй ступени 11Д77. Одним из желательных эффектов консолидации двигателей первой и второй ступени в одном разработчике было то, что они могли извлечь уроки из ступенчатых двигателей внутреннего сгорания на меньшем и более простом двигателе верхней ступени, а затем применить их к более крупной и инновационной первой ступени РД-170. НПО «Энергомаш» уже работало над прототипом ступенчатого двигателя внутреннего сгорания на керосине/кислороде в этом диапазоне на основе гиперголического двигателя РД-268 , который уже серийно производился на «Южмаше» . [8] [9] В феврале 1977 года эскизный проект РД-120 был завершен. [7] А 31 января 1979 года состоялось первое огневое испытание РД-120. [7]
У РД-120 был сложный дебют, когда вторая ступень вышла из строя в первом (13 апреля 1985 г.), втором (21 июня 1985 г.) и четвертом (28 декабря 1985 г.) полетах. Хотя только первую неудачу можно было отнести к РД-120 — регулятор расхода топлива дал течь, и ступень исчерпала топливо до выхода на орбиту — начальные показатели программы были довольно тревожными. В конце концов, она доказала свою ценность, и к декабрю 1987 г. РД-120 (и Зенит) считались введенными в эксплуатацию. [7] Но в годы распада Советского Союза вторая ступень вышла из строя дважды подряд 30 августа 1991 г. и 5 февраля 1992 г. У Зенита были и другие неудачи второй ступени, но только первая из них была когда-либо приписана непосредственно самому РД-120. [10]
В 1990 году за создание РД-120 начальнику отдела двигательных установок, ведущему конструктору НПО «Энергомаш» В.К.Чванову была присуждена Государственная премия. [7]
В октябре 1992 года Pratt & Whitney подписала соглашение с НПО «Энергомаш» о продаже и представлении их линейки двигателей в Соединенных Штатах. [11] Во время первоначальной версии программы X-34 , которая пыталась разработать многоразовую ракету-носитель для небольших полезных нагрузок через государственно-частное объединение, РД-120 серьезно рассматривался для первой ступени 747, запускаемой с воздуха. РД-120 предлагал лучшую цену и производительность, и был предпочтительным выбором Orbital Sciences . [11] Фактически, 11 октября 1995 года РД-120 был запущен в США и, таким образом, стал первым российским ракетным двигателем, активно находящимся в производстве, который был запущен на американской земле. [12] Эта версия двигателя в основном отличалась от «Зенита» добавлением карданного крепления, которое позволяло бы ему предлагать TVC . Эта версия была известна как РД-120М . [12] Второй частный партнер в программе X-34, Rockwell International , хотел использовать свой собственный двигатель, RS-27 . А учитывая ограниченный график и бюджет программы, выбор двигателя не удалось решить, и программа была отменена и переосуществлена как чисто исследовательская программа NASA, по которой X-34 позже стал известен. [11]
Также в 1990-х годах китайцы приобрели две или три модели РД-120 и, возможно, некоторую документацию. [13] [14] Это позволило им запустить свою собственную программу по созданию двигателей внутреннего сгорания на керосиновом двигателе, YF-100 и YF-115 . [14]
RD-120 имел значительные запасы прочности, что позволило в период с 2001 по 2003 год разработать модернизированную «усиленную» или «форсированную» версию двигателя для Sea Launch , которая увеличила тягу на 10% до 912 кН (205 000 фунтов силы). [9] Он также включал в себя множество усовершенствований, которые позволили ему увеличить давление в камере и тягу без дополнительного увеличения веса. [1] Он по-прежнему имеет 5% запас прочности, продлил проектный срок службы до 4260 секунд, количество включений до 19 и позволяет рассматривать его как основу для многоразовой ракеты, двигатель по-прежнему не способен перезапускаться в полете. После программы, в которой использовались 4 испытательных двигателя и было проведено 28 огневых испытаний с общим временем работы 8135 секунд, двигатель был допущен к полету. [9] Испытания начались в марте 2004 года, а его дебютный полет состоялся 15 февраля 2006 года, когда он успешно вывел его на орбиту EchoStar X. [15] [16]
У этого двигателя было две рабочие версии и несколько предложенных вариаций:
Не принимая во внимание прямые вариации РД-120, этот очень влиятельный двигатель стал основой многих двигателей, охватывающих производные в четырех странах. Украинские РД-801 и РД-810 , китайские YF-100 и YF-115 , а также индийский SCE-200 можно проследить напрямую от РД-120. Советское/российское семейство двигателей РД-170 разработано на основе уроков, извлеченных из проекта РД-120.
Как указано в разделе «История», РД-120 использовался в качестве первого практического применения ступенчатого сгорания с обогащенным окислителем керосиновым топливом в НПО «Энергомаш» , до того, как заняться РД-170 . Таким образом, хотя это более позднее семейство двигателей имеет более агрессивные эксплуатационные параметры, а первоначальный проект (РД-123) предшествовал РД-120, это был действительно первый фактический проект серийной разработки. [8]
Хотя опыт создания двигателей на ракете «Южное» в основном был связан с двигателями на гиперголических топливах , такими как РД-855 или РД-861 , они считались слишком токсичными для современных экологических стандартов. [4] [26] Хотя они по-прежнему предлагают разрабатывать гиперголические двигатели, как в случае с РД-843 для ступени AVUM ракеты «Вега » или проекта «Циклон-4» , для семейства ракет-носителей «Маяк» было решено использовать более экологически чистые жидкие кислородные и керосиновые топлива. [27]
Южное не только освоило самый сложный цикл для топлива ( цикл ступенчатого сгорания с богатым окислителем ) с РД-8 , но и тесно сотрудничало с НПО Энергомаш в ходе программы РД-120. Производство осуществляется на его дочерней компании Южмаш в Украине , а проект по увеличению тяги РД-120 2001-2003 годов был смешанным проектом между тремя компаниями. [27]
На основе этого опыта было предложено семейство производных двигателей. РД-805 и РД-809 в основном являются модификациями РД-8, но члены семейства РД-801 и РД-810 могут считаться настоящими потомками РД-120. [27] Одной из характеристик этого семейства является ограничение по поддержанию выходной температуры форкамеры ниже 500 °C (932 °F). [27]
2 июня 2005 года Индия и Украина подписали Рамочное соглашение между правительством Украины и правительством Республики Индия о сотрудничестве в области мирного использования космического пространства , которое вступит в силу 15 февраля 2006 года. [28] Согласно официальному пресс-релизу Министерства экономического развития и торговли Украины от 26 марта 2013 года, разработка ракетного двигателя для индийских ракет-носителей началась в 2006 году в рамках совместного индийско-украинского проекта под названием «Жасмин». [29] [30]
Чертежи двигателя, предположительно переданные Украиной в Индию, были идентифицированы как РД-810. [31] Поскольку передача специально исключала методы инженерного анализа и программное обеспечение, индийцам, по сути, пришлось разработать большинство технологий и инженерных моделей для производства и сертификации двигателя. [32] [33] [34] Учитывая практически идентичные спецификации с РД-810, а также тот факт, что даже индийцы использовали рендеры двигателя «Южного» в своих презентациях, можно считать, что он, по крайней мере, сильно повлиял на РД-120. [35]
В 1990-х годах китайцы приобрели две или три модели РД-120 и, возможно, некоторую документацию. [13] [14] Это позволило им запустить свою собственную программу по созданию двигателей внутреннего сгорания на керосиновом двигателе, YF-100 и YF-115 . [14]
Как и в случае с индийцами и RD-810, передача физических двигателей и чертежей только помогает в разработке. Но разработка потребовала десяти лет исследований, требующих освоения 70 ключевых технологий, разработки 50 новых материалов и создания 61 комплекта двигателей с общим временем зажигания более 40 000 секунд к 2013 году. [36]
