Russische RD-180 raketmotoren: specificaties

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Russische RD-180-raketmotoren zijn een twistpunt geweest tussen de twee Amerikaanse bedrijven United Launch Alliance (ULA) en rivaliserende Orbital Sciences. De eerste verhindert de laatste om motoren te kopen voor zijn Antares-raketten.

Clash of the Titans

Het was de deelname van Orbital Sciences aan overheidsaankopen die de schuld waren. ULA verhindert op illegale wijze dat concurrenten RD-180-motoren van twee bedrijven kopen. Dit zijn de aannemer van RD Amross - SNPPO Energomash - en de Amerikaanse tussenpersoon Pratt & Whitney Rocketdyne. De eerste produceert de vereiste RD-180 raketmotor voor vloeibare stuwstof. De andere levert onderdelen aan de Verenigde Staten.

De enige vloeibare stuwstofmotor RD-180 is optimaal geschikt voor door de Amerikaanse overheid aangekondigde aanbestedingen. Volgens experts zijn de kenmerken van deze componenten ideaal voor zware draagraketten en de behoeften van NASA.

Wat is de RD-180 raketmotor

RD-180 is een tweekamerderivaat van de vierkamer RD-170 die door Zenit wordt gebruikt. Vloeibare stuwstof raketmotorenDe RD-180 naverbrander met gesloten cyclus combineert de hoge prestaties, het gemak en de herbruikbaarheid van de RD-170 in een formaat dat past bij de motorvereisten van het Atlas V Evolved Expendable Launch Vehicle.

RD-180 – Hydraulische motor om de regelklep en afbuigingstuwkrachtvector in de cardanische ophanging te bedienen, met pneumatiek om de klep en het spuisysteem te bedienen: het stuwkrachtframe voor de verdeling van de belasting is zelfvoorzienend als onderdeel van de motor. De motor bij de start gebruikt LOX-lood, met naverbranding van generatorgas en LOX, rijk aan gasturbineaandrijving. Stel dus een prestatieverbetering van 10 procent in in vergelijking met de operationele boost van Amerikaanse motoren en uitgaande van een schone, herbruikbare werking. en RD-170. Alle andere componenten zijn rechtstreeks van de RD-170 overgenomen.

De RD-180 werd in 42 maanden ontwikkeld tegen een fractie van de kosten van een typisch Amerikaans nieuw motorontwerp. De motor draait op een tussenliggende Atlas III en een standaard Atlas V-booster.

RD-180 is uitgerust met twee paar verbrandingskamers en sproeiers. De motor is ontwikkeld en geproduceerd door de Russische onderzoeks- en productievereniging Energomash. Als brandstof wordt kerosine gebruikt, vloeibare zuurstof is een oxidatiemiddel. De kosten van de RD-180-raketmotor in 2010 waren $ 9 miljoen.

Beschrijving van de constructie

1. LOX/kerosine raketbrandstof.
2. Twee stuwkrachtkamers (gimbals +8 graden).
3. Eén zuurstofrijk blok voor de brander.
4. THA hogedrukeenheid.
5. Tweetraps brandstofpomp.
6. Eentraps zuurstofpomp.
7. Enkele turbine.
8. Zelfontstekende ontsteking.
9. Autonome hydraulische systemen (kleppen, TVC) aangedreven door kerosine uit een brandstofpomp.
10. Gezondheidsmonitoring en levensvoorspellingssysteem.
11. Geautomatiseerde vluchtvoorbereiding (na installatie op het voertuig worden alle operaties geautomatiseerd via lancering).
12. Minimalisering van de interface van het lanceerplatform en voertuigen (pneumatische en hydraulische systemen, autonome, elektrisch geïntegreerde panelen, stuwkrachtframe om de mechanische interface te vereenvoudigen).
13. Milieuvriendelijke operaties met een rijke oxidator die begint voor de ontsteking van de brander, evenals een start- en uitschakelmodus van de oxidator die cokesvorming en onverbrande potentieel verontreinigde kerosine elimineren.
14. 50-100% continue throttling afhankelijk van mogelijke real-time traject en motor matching check ter plaatse voordat fix wordt gelanceerd.
15. 80% RD-170 onderdelen.
16. Albarische kamer: 256, 6 bar.
17. Gebiedsfactor: 36, 4.
18. Duwkracht-gewichtsverhouding: 77, 26.
19. Oxidizer-brandstofverhouding: 2, 72.

Motor RD-180. Functies

• Specifieke zwaartekracht: 5480 kg (12080 lb).
• Hoogte: 3,6 m (11,67 ft).
• Diameter: 3,2 m (10,33 ft).
• Specifieke impuls: 337,8 s.
• Specifieke impuls op zeeniveau: 311,3 s
• Opnametijd: 270 sec.
• Eerste lancering: 2000

Geschiedenis

In november 1996 voerde de productievereniging Energomash de eerste test uit van de RD-180. De motor werd uitgeroepen tot winnaar bij aanbestedingen voor zijn installatie in het Atlas-draagraket van de Amerikaanse Lockheed Martin Corporation. Dit was nodig voor het terugtrekken van veelbelovende bemande schepen. Sindsdien zijn de RD-180-motoren de meest gevraagde geworden.

De motor is herbruikbaar. Een uitgekiend management bezorgde NPO Energomash bijna legendarische betrouwbare deals met de Verenigde Staten. In december 2012 werd een contract opgeleverd dat het bedrijf een garantie geeft voor de productie van motoren tot 2019. Alle productie is geconcentreerd in Rusland.

Een vervanging maken voor de RD-180 in de VS

Oekraïense gebeurtenissen hebben geleid tot sancties die het gebruik van Russische raketmotoren voor de Verenigde Staten beperken. RD-180 moet worden vervangen door een analoog van Amerikaanse makelij. In december 2014 is een wijziging door de Tweede Kamer aangenomen. Het verbood het gebruik van Russische RD-180's. De motor zal tot 2019 worden gekocht onder het bestaande leveringscontract tussen Energomash en ULA.

Ondanks de voortdurende samenwerking en leveringen van de RD-180 onder bestaande overeenkomsten, beval de Amerikaanse minister van Defensie de beëindiging van de samenwerking met Rusland en de overgangvoor Amerikaanse onderdelen. Amerika is verplicht zich te ontdoen van de Russische afhankelijkheid op militair-politiek gebied.

Hierop antwoordde Frank Kendall (secretaris van Defensie voor Aanwinsten) dat het Pentagon niets had om de Russische RD-180-motoren te vervangen. Als alternatief voor de huidige situatie heeft Amerika een aanbesteding aangekondigd voor de productie van zijn eigen motoren met vergelijkbare kenmerken op zijn grondgebied.

Vice-premier van Rusland Dmitry Rogozin zei dat hij klaar was om de levering van raketmotoren RD-180 en K-33 aan Amerika te stoppen.

Hoeveel kost een RD-180 raketmotor voor de VS

Laten we het over prijzen hebben. SpaceNews meldde dat de RD-180-motor moest worden vervangen. Voor de Verenigde Staten zou zo'n bevlieging 1,5 miljard dollar kosten. Geen klein bedrag.

Hoeveel kost de RD-180-motor? Het gehele prototype-implementatieproject zal minimaal zes jaar duren. Volgens experts hebben de Verenigde Staten niet de mogelijkheid om het gebruik van RD-180-motoren volledig te verlaten. Het is onmogelijk om het probleem in korte tijd op te lossen, aangezien de motoren pas in 2022 klaar zullen zijn.

Ondanks de toezeggingen van de Amerikaanse luchtmacht dat RD-180's in de vereiste hoeveelheid op voorraad zijn, is er nog een tekort. Daarom zullen veel lanceringen moeten worden uitgesteld. De uitgaven op dit gebied kunnen oplopen tot $ 5 miljard. Terwijl de VS concurreert en sancties oplegt, staat China al in de rij voor de productie van RD-180.

Perspectief

Het Pentagon heeft ten minste $ 162 miljoen toegewezen aan Aerojet Rocketdyne en United Launch Alliance om in te werkenontwikkelingsgebieden van AR1- en BE-4-raketmotoren, kandidaten voor het vervangen van de in Rusland gemaakte motor die momenteel het Atlas V-lanceervoertuig bestuurt.

De Amerikaanse luchtmacht voltooit een initiële investering in nieuwe raketmotoren terwijl het leger probeert af te stappen van zijn afhankelijkheid van de Russische RD-180-motor die wordt gebruikt op de Atlas V, die de meeste Amerikaanse regeringssatellieten lanceert voor veilige communicatie, navigatie en het verzamelen van informatie. De luchtmacht gaat een publiek-private samenwerking aan met Aerojet Rocketdyne en ULA, waarbij bedrijfsfondsen worden verstrekt om de ontwikkeling van motoren mede te financieren.

De president en CEO van ULA blijven elkaar ontmoeten om het doel te bereiken om de Verenigde Staten te voorzien van de meest betrouwbare lanceersystemen tegen de meest betaalbare prijs, terwijl ze een nieuwe motor ontwikkelen die volledig nieuwe mogelijkheden zal bieden voor het gebruik van ruimte.

Overeenkomst met Aerojet Rocketdyne omvat de ontwikkeling en het testen van de AR1-raketmotor. Dit is een krachtbron die een kerosinemengsel en vloeibare zuurstof verbrandt. Dit zijn dezelfde drijfgascomponenten als in de RD-180-motor voor Atlas V.

Aerojet Rocketdyne streeft ernaar om in 2019 een luchtwaardige motor te hebben, maar de eerste lancering wordt niet verwacht voor 2020. De luchtmacht legt ten minste 115,3 miljoen dollar toe aan het AR1-ontwikkelingsprogramma, terwijl Aerojet Rocketdyne en ULA gezamenlijk $ 57,7 miljoen investeren, zei Aerojet Rocketdyne in een verklaring.

Voorafgaand aan het testen, komt het besluit van de regering om de ondersteuning van het AR1-motorprogramma voort te zetten uit op $ 804 miljoen - met $ 536 miljoen van de luchtmacht en $ 236 miljoen van Aerojet Rocketdyne en ULA.

"AR1 zal de VS weer aan de leiding brengen bij de productie van kernraketmotoren op kerosine", zei Drake in een persbericht. "We nemen de nieuwste ontwikkelingen in de ultramoderne productie op, terwijl we profiteren van onze rijke kennis van de volgende generatie raketmotoren. Er wordt alles aan gedaan om motoren te introduceren die een einde zullen maken aan onze afhankelijkheid van een buitenlandse leverancier om onze nationale nationale veiligheidsmiddelen."

De AR1-motor zal 3D-geprinte onderdelen bevatten en draaien op verrijkte zuurstof met naverbranding van generatorgas. Dit is een efficiëntere motorcyclus dan momenteel beschikbaar is in andere vloeibare koolwaterstoffen in Amerikaanse raketmotoren.

De BE-4-motor is de focus van de luchtmacht. Voor de uitvoering ervan worden geldinjecties toegekend. De luchtmacht heeft zich ertoe verbonden ten minste $ 46,6 miljoen te betalen aan United Launch Alliance voor de volgende generatie van de Vulcan-raket. ULA stemde er ook mee in om $ 40,8 miljoen toe te voegen onder de voorwaarden van de overheidsprijs.

Het leeuwendeel van de initiële financiering van $ 45.800.000 gaat naar de ontwikkeling van de BE-4-motor, die 550.000 pond stuwkracht zal genereren en een cryogene combinatie van vloeibaar aardgas en vloeistof zal verbruikenzuurstof.

Twee BE-4-motoren zullen de eerste trap van de Vulcan-raket versterken. Ambtenaren zeggen dat de BE-4 volledig wordt gefinancierd door het bedrijf via de United Launch Alliance. Financiering van de luchtmacht zal de voortgang van het bedrijf ondersteunen bij het integreren van de BE-4-motor met het Vulcan-draagraket.

Aerojet Rocketdyne adverteert de AR1 als de gemakkelijkste vervanging voor de RD-180 vanwege het poedermengsel en de grootte. Er zijn twee AR1-motoren nodig om te voldoen aan de prestaties van één RD-180-motor met dubbele spuitmond op een Atlas V.

ULA-leidinggevenden zeggen dat de BE-4-engine van Blue Origin, een ruimtevaartbedrijf opgericht door Amazon.com, sneller klaar zal zijn en uiteindelijk gemakkelijker te herstellen is voor hergebruik.

Hoewel de RD-180-motor het voordeel had van meer dan 60 succesvolle lanceringen, was het tijd voor Amerikaanse investeringen in de binnenlandse productie van vergelijkbare motoren.

BE-4 moet zijn validatie voltooien in 2017 en ULA streeft naar de eerste vlucht van de Vulcan-raket tegen het einde van 2019.

De luchtmacht financiert ook constructies in de ruimte voor de huisvesting van astronauten voor verkenning van de diepe ruimte en satellietdiensten.

ULA blijft samenwerken met zowel Blue Origin als Aerojet Rocketdyne. Het begeleidt twee varianten van de volgende generatie Amerikaanse motoren, en daarom werkt het bedrijf samen met twee van 's werelds toonaangevende ruimtevaartbedrijven.

ULA houdt de AR1-motor van Aerojet Rocketdyne als back-upkeuze. De definitieve selectie wordt eind 2016 verwacht.

Financiële toezeggingen van de luchtmacht aan Aerojet Rocketdyne en ULA gaan open na 29 februari 2016 nadat soortgelijke overeenkomsten zijn gesloten met SpaceX en Orbital ATK. Nieuw solide raketboosterproject gemaakt door Orbital ATK voor ULA's Vulcan-raket en voor zijn eigen draagraket, zal ook Orbital ATK-financiering ontvangen.

Schaduw in de ruimte van de "wolken" van de aarde

Russische RD-180-motoren hebben geen alternatief in de Verenigde Staten. Jim Meiser, vice-president van Aerojet Rocketdyne, is van mening dat de Verenigde Staten niet genoeg aandacht besteden aan de ontwikkeling van hun eigen zuurstof-kerosine-prototypes.

Hij zei dat Amerika absoluut achter de Russen en Chinezen staat bij het creëren van dergelijke aandrijfsystemen. Hij vermeldde ook dat de Verenigde Staten al een zuurstof-kerosinemotor hebben ontwikkeld, die in bedrijf is Merlin 1D. Het is gemaakt door SpaceX. Alleen nu, qua kenmerken, doet hij niet onder voor de RD-180.

Dit is natuurlijk complete onzin, want terrestrische wolken kunnen geen schaduw in de ruimte werpen. Maar in politieke zin - helaas, ze worden weggegooid.

VS: Industriëlen kalm, politici bezorgd

Een hoge Amerikaanse luchtmachtfunctionaris zegt dat hij zal stoppen met het lanceren van nationale veiligheidssatellieten aan boord van de Atlas V-raket van United Launch Alliance als het ministerie van Financiën van mening is dat de invoer van Russische motoren de Amerikaanse sancties niet schendt.

Eerder vroeg senator John McCain aan de luchtmachtom te bewijzen dat de recente reorganisatie in Rusland van zijn raket- en ruimtevaartindustrie de aankoop van RD-180-motoren niet tot een schending maakt van de Amerikaanse sancties die in 2014 tegen Russische functionarissen zijn opgelegd.

Amerikaanse overheidsinstanties, onder leiding van het ministerie van Financiën, kijken met een frisse blik naar RD-180-leveringen. En we zijn bereid om ons niet aan sancties te houden. Het aan de grond houden van de Atlas V zou een groter obstakel vormen voor het Pentagon dan vechten.

McCain hield een hoorzitting over een militaire ruimtehaven waar hij er bij de luchtmacht op aandrong om een nieuw juridisch advies te krijgen dat de invoer van RD-18O in strijd is met de Amerikaanse sancties die zijn opgelegd aan Russische functionarissen na de annexatie van het Oekraïense schiereiland de Krim.

McCain selecteerde twee hoge Russische functionarissen: de Russische vice-premier Dmitry Rogozin en Sergei Chemezov, adviseur van de Russische president Vladimir Poetin. Tot voor kort waren ze waarnemers in de ruimtevaart. Hoewel ze financieel niet profiteren van de verkoop van de RD-180, zijn ze wel gesanctioneerd.

28 december, in opdracht van Poetin, wordt de Russische ruimtevaartsector gereorganiseerd. Deze herstructurering brengt aanpassingen aan in de Russische ruimtevaartindustrie en de ruimtevaartorganisatie Roscosmos onder een nieuw staatsbedrijf, ook wel Roskosmos genoemd.

McCain merkte op dat deze organisatie momenteel wordt geleid door Rogozin; Chemezov heeft hier ook iets mee te maken. Rogozin en Chemezov behoorden tot de eerste Russische functionarissen die sancties kregen tijdens de Oekraïense crisis. geen van beidede andere kan de VS niet binnenkomen. De activa die ze bezitten zijn bevroren.