Động cơ tên lửa RD-180 của Nga: thông số kỹ thuật

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Động cơ tên lửa RD-180 của Nga đã trở thành tâm điểm tranh chấp giữa hai công ty Hoa Kỳ United Launch Alliance (ULA) và đối thủ của Orbital Sciences. Cái trước ngăn cản cái sau mua động cơ cho tên lửa Antares của nó.

Clash of the Titans

Nguyên nhân là do sự tham gia của Khoa học quỹ đạo trong các cuộc mua thầu của chính phủ. ULA ngăn cản bất hợp pháp các đối thủ cạnh tranh mua động cơ RD-180 từ hai công ty. Đó là nhà thầu RD Amross - SNPPO Energomash - và nhà trung gian người Mỹ Pratt & Whitney Rocketdyne. Công ty trước đây sản xuất động cơ tên lửa đẩy chất lỏng RD-180 theo yêu cầu. Các thành phần khác cung cấp các thành phần cho Hoa Kỳ.

Động cơ đẩy chất lỏng duy nhất RD-180 phù hợp tối ưu cho các giao dịch mua thầu do chính phủ Hoa Kỳ công bố. Theo các chuyên gia, đặc điểm của các thành phần này là lý tưởng cho các phương tiện phóng hạng nặng và nhu cầu của NASA.

Động cơ tên lửa RD-180 là gì

RD-180 là một dẫn xuất hai buồng của RD-170 bốn buồng được Zenit sử dụng. Động cơ tên lửa đẩy chất lỏngBộ đốt sau chu trình kín RD-180 đóng gói hiệu suất cao, sự tiện lợi và khả năng tái sử dụng của RD-170 vào một kích thước để phù hợp với các yêu cầu động cơ của Xe khởi động có thể sử dụng được Atlas V.

RD-180 - Động cơ thủy lực để kích hoạt van điều khiển và vectơ lực đẩy lệch trong gimbal, với khí nén để kích hoạt van và hệ thống xả đáy: khung đẩy để phân phối tải là một phần của động cơ. Động cơ lúc khởi động sử dụng dây dẫn LOX, sau khi đốt cháy khí máy phát và LOX, giàu truyền động tuabin khí. Vì vậy, hãy đặt mức tăng hiệu suất lên 10 phần trăm so với mức tăng hoạt động của động cơ Hoa Kỳ và giả sử hoạt động sạch sẽ, có thể tái sử dụng. Chỉ trong cụm chính, máy bơm turbo và máy bơm tăng áp cần được phát triển để mở rộng từ RD-120 và RD- 170. Tất cả các thành phần khác được lấy trực tiếp từ RD-170.

RD-180 được phát triển trong 42 tháng với chi phí chỉ bằng một phần thiết kế động cơ mới điển hình của Hoa Kỳ. Động cơ chạy trên Atlas III trung gian và bộ tăng áp Atlas V. tiêu chuẩn.

RD-180 được trang bị hai cặp buồng đốt và vòi phun. Động cơ được phát triển và sản xuất bởi hiệp hội sản xuất và nghiên cứu Nga Energomash. Dầu hỏa được dùng làm nhiên liệu, oxy lỏng là chất oxy hóa. Chi phí của động cơ tên lửa RD-180 vào năm 2010 là 9 triệu đô la.

Mô tả cấu tạo

1. LOX / Nhiên liệu tên lửa dầu hỏa.
2. Hai buồng đẩy (gimbal +8 độ).
3. Một khối giàu oxy ở phía trước đầu đốt.
4. cụm cao áp THA.
5. Bơm nhiên liệu hai cấp.
6. Bơm oxy một tầng.
7. Tua bin đơn.
8. Tự đánh lửa.
9. Hệ thống thủy lực tự động (van, TVC) chạy bằng dầu hỏa từ bơm nhiên liệu.
10. Hệ thống theo dõi sức khỏe và dự đoán tuổi thọ.
11. Chuẩn bị bay tự động (sau khi lắp đặt trên xe, mọi thao tác đều được tự động hóa thông qua việc khởi động).
12. Giảm thiểu giao diện từ bệ phóng và phương tiện (hệ thống khí nén và thủy lực, bảng điều khiển tích hợp điện, tự động, khung đẩy để đơn giản hóa giao diện cơ học).
13. Hoạt động thân thiện với môi trường với chất oxy hóa phong phú bắt đầu đánh lửa trước đầu đốt, cũng như các chế độ khởi động và tắt chất oxy hóa giúp loại bỏ than cốc và dầu hỏa có khả năng nhiễm bẩn chưa cháy.
14. Điều chỉnh liên tục 50-100% tùy thuộc vào quỹ đạo thời gian thực tiềm năng và kiểm tra khớp động cơ trên trang web trước khi đưa ra bản sửa lỗi.
15. 80% RD-170 phần.
16. Khoang Albaric: 256, 6 vạch.
17. Hệ số diện tích: 36, 4.
18. Tỷ lệ lực đẩy trên trọng lượng: 77, 26.
19. Tỷ lệ chất ôxy hóa-nhiên liệu: 2, 72.

Động cơ RD-180. Tính năng

• Trọng lượng riêng: 5480 kg (12080 lb).
• Chiều cao: 3,6 m (11,67 ft).
• Đường kính: 3,2 m (10,33 ft).
• Xung cụ thể: 337,8 giây.
• Xung lực cụ thể ở mực nước biển: 311,3 giây
• Thời gian ghi: 270 giây.
• Lần ra mắt đầu tiên: 2000

Lịch sử

Vào tháng 11 năm 1996, hiệp hội sản xuất Energomash đã tiến hành thử nghiệm đầu tiên của RD-180. Động cơ đã được tuyên bố là người chiến thắng trong các cuộc đấu thầu để lắp đặt nó trong xe phóng Atlas của Tập đoàn Lockheed Martin của Mỹ. Điều này là cần thiết cho việc rút các tàu có người lái đầy hứa hẹn. Kể từ đó, động cơ RD-180 trở thành loại động cơ được yêu cầu nhiều nhất.

Động cơ có thể tái sử dụng. Sự quản lý tinh vi đã cung cấp cho NPO Energomash những giao dịch đáng tin cậy gần như huyền thoại với Hoa Kỳ. Vào tháng 12 năm 2012, một hợp đồng đã được giao cho công ty đảm bảo việc sản xuất động cơ cho đến năm 2019. Tất cả sản xuất đều tập trung ở Nga.

Tạo sự thay thế cho RD-180 ở Hoa Kỳ

Sự kiện Ukraine dẫn đến các lệnh trừng phạt hạn chế khả năng sử dụng động cơ tên lửa của Nga đối với Hoa Kỳ. RD-180 phải được thay thế bằng một thiết bị tương tự do Mỹ sản xuất. Vào tháng 12 năm 2014, một bản sửa đổi đã được Hạ viện thông qua. Nó cấm sử dụng RD-180 của Nga. Động cơ sẽ tiếp tục được mua theo hợp đồng cung cấp hiện có cho đến năm 2019 giữa Energomash và ULA.

Mặc dù tiếp tục hợp tác và giao RD-180 theo các thỏa thuận hiện có, Bộ trưởng Quốc phòng Hoa Kỳ đã ra lệnh chấm dứt hợp tác với Nga và chuyển giaocho các bộ phận của Mỹ. Mỹ có nghĩa vụ thoát khỏi sự phụ thuộc của Nga trong các lĩnh vực quân sự-chính trị.

Về vấn đề này, Frank Kendall (Bộ trưởng Quốc phòng phụ trách việc mua lại) trả lời rằng Lầu Năm Góc không có gì để thay thế động cơ RD-180 của Nga. Để thay thế cho tình hình hiện tại, Mỹ đã thông báo đấu thầu sản xuất các động cơ có đặc điểm tương tự trên lãnh thổ của mình.

Phó Thủ tướng Nga Dmitry Rogozin cho biết ông đã sẵn sàng ngừng cung cấp động cơ tên lửa RD-180 và K-33 cho Mỹ.

Giá một động cơ tên lửa RD-180 cho Hoa Kỳ là bao nhiêu

Hãy nói về giá cả. SpaceNews đưa tin rằng động cơ RD-180 cần được thay thế. Đối với Hoa Kỳ, một ý tưởng bất chợt như vậy sẽ tiêu tốn 1,5 tỷ đô la. Không phải là một số tiền nhỏ.

Động cơ RD-180 giá bao nhiêu? Toàn bộ dự án thực hiện nguyên mẫu sẽ kéo dài ít nhất sáu năm. Theo các chuyên gia, Mỹ không có cơ hội từ bỏ hoàn toàn việc sử dụng động cơ RD-180. Không thể giải quyết vấn đề trong thời gian ngắn, vì động cơ sẽ chỉ sẵn sàng vào năm 2022.

Mặc dù không quân Hoa Kỳ đảm bảo rằng những chiếc RD-180 vẫn còn trong kho với số lượng cần thiết. sự thiếu hụt. Do đó, nhiều đợt ra mắt sẽ cần phải hoãn lại. Chi tiêu trong lĩnh vực này có thể tăng lên 5 tỷ đô la. Trong khi Mỹ cạnh tranh và thực thi các lệnh trừng phạt, Trung Quốc đã sẵn sàng sản xuất RD-180.

Phối cảnh

Lầu Năm Góc đã phân bổ ít nhất 162 triệu đô la cho Aerojet Rocketdyne và United Launch Alliance để làm việclĩnh vực phát triển động cơ tên lửa AR1 và BE-4, ứng cử viên thay thế động cơ do Nga sản xuất hiện đang dùng cho phương tiện phóng Atlas V.

Không quân Hoa Kỳ đang hoàn thành khoản đầu tư ban đầu vào động cơ tên lửa mới khi quân đội tìm cách rời bỏ sự phụ thuộc vào động cơ RD-180 của Nga được sử dụng trên Atlas V, loại động cơ phóng hầu hết các vệ tinh của chính phủ Hoa Kỳ để liên lạc an toàn, điều hướng và thu thập thông tin tình báo. Không quân ký kết hợp tác công tư với Aerojet Rocketdyne và ULA, cung cấp quỹ công ty để đồng tài trợ cho việc phát triển động cơ.

Chủ tịch và Giám đốc điều hành của ULA tiếp tục họp để đạt được mục tiêu cung cấp cho Hoa Kỳ những hệ thống phóng đáng tin cậy nhất với giá cả phải chăng nhất, đồng thời phát triển một động cơ mới sẽ mang lại những cơ hội hoàn toàn mới cho việc sử dụng không gian.

Thỏa thuận với Aerojet Rocketdyne bao gồm việc phát triển và thử nghiệm động cơ tên lửa AR1. Đây là bộ nguồn đốt cháy hỗn hợp dầu hỏa và oxy lỏng. Đây là các thành phần thuốc phóng giống như trong động cơ RD-180 cho Atlas V.

Aerojet Rocketdyne đặt mục tiêu có động cơ có khả năng vận chuyển hàng không vào năm 2019, nhưng lần ra mắt đầu tiên không được mong đợi cho đến năm 2020. Không quân cam kết ít nhất 115,3 triệu đô la cho chương trình phát triển AR1 trong khi Aerojet Rocketdyne và ULA cùng đầu tư 57,7 triệu đô la, Aerojet Rocketdyne cho biết trong một tuyên bố.

Trước khi thử nghiệm, quyết định của chính phủ tiếp tục hỗ trợ cho chương trình động cơ AR1 đạt 804 triệu đô la - với 536 triệu đô la từ Không quân và 236 triệu đô la từ Aerojet Rocketdyne và ULA.

"AR1 sẽ đưa Mỹ trở lại vị trí dẫn đầu trong việc sản xuất động cơ tên lửa hạt nhân bằng dầu hỏa", Drake cho biết trong một thông cáo báo chí. "Chúng tôi đang kết hợp những tiến bộ mới nhất trong sản xuất hiện đại đồng thời tận dụng kiến thức phong phú của chúng tôi về thế hệ động cơ tên lửa tiếp theo, mọi thứ đang được thực hiện để giới thiệu động cơ sẽ chấm dứt sự phụ thuộc của chúng tôi vào một nhà cung cấp nước ngoài để khởi động tài sản an ninh quốc gia."

Động cơ AR1 sẽ bao gồm các bộ phận được in 3D và chạy bằng oxy được làm giàu với quá trình đốt cháy khí của máy phát điện. Đây là chu trình động cơ hiệu quả hơn so với các hydrocacbon lỏng khác hiện có trong động cơ tên lửa của Hoa Kỳ.

Động cơ BE-4 là trọng tâm của Lực lượng Không quân. Để thực hiện nó, các khoản bơm tiền mặt được phân bổ. Không quân cam kết trả ít nhất 46,6 triệu USD cho United Launch Alliance cho thế hệ tiếp theo của tên lửa Vulcan. ULA cũng đồng ý bổ sung 40,8 triệu đô la theo các điều khoản của giải thưởng chính phủ.

Phần sư tử trong số tiền tài trợ ban đầu 45.800.000 đô la sẽ dành cho việc phát triển động cơ BE-4, sẽ tạo ra lực đẩy 550.000 pound và tiêu thụ sự kết hợp đông lạnh của khí tự nhiên hóa lỏng và chất lỏngoxy.

Hai động cơ BE-4 sẽ thúc đẩy giai đoạn đầu của tên lửa Vulcan. Các quan chức cho biết BE-4 đang được công ty tài trợ hoàn toàn thông qua United Launch Alliance. Nguồn vốn của Không quân sẽ hỗ trợ tiến độ của công ty trong việc tích hợp động cơ BE-4 với phương tiện phóng Vulcan.

Aerojet Rocketdyne quảng cáo AR1 là sự thay thế dễ dàng nhất cho RD-180 do hỗn hợp bột và kích thước của nó. Cần có hai động cơ AR1 để đáp ứng hiệu suất của một động cơ RD-180 vòi phun kép trên Atlas V.

Các giám đốc điều hành của ULA cho biết động cơ BE-4 từ Blue Origin, một công ty không gian dành cho doanh nhân do Amazon.com thành lập, sẽ sẵn sàng nhanh hơn và cuối cùng sẽ dễ dàng phục hồi để sử dụng lại hơn.

Trong khi động cơ RD-180 có lợi thế hơn 60 lần phóng thành công, đã đến lúc Hoa Kỳ đầu tư vào sản xuất trong nước các động cơ tương tự.

BE-4 sẽ hoàn tất quá trình xác nhận vào năm 2017 và ULA đặt mục tiêu cho chuyến bay đầu tiên của tên lửa Vulcan vào cuối năm 2019.

Không quân cũng tài trợ xây dựng ngoài không gian để các phi hành gia có nơi ở trong các dịch vụ vệ tinh và thám hiểm không gian sâu.

ULA tiếp tục làm việc với cả Blue Origin và Aerojet Rocketdyne. Nó đi kèm với hai biến thể của thế hệ động cơ tiếp theo của Mỹ, đó là lý do tại sao công ty hợp tác với hai trong số các công ty vũ trụ hàng đầu thế giới.

ULA giữ động cơ AR1 của Aerojet Rocketdyne làm dự phòngquyền mua. Cuộc tuyển chọn cuối cùng dự kiến vào cuối năm 2016.

Các cam kết tài chính của Lực lượng Không quân đối với Aerojet Rocketdyne và ULA mở sau ngày 29 tháng 2 năm 2016 sau khi các thỏa thuận tương tự được ký kết với SpaceX và Orbital ATK. Dự án tăng cường tên lửa rắn mới do Orbital ATK thực hiện cho tên lửa Vulcan của ULA và cho trình khởi chạy của riêng mình, cũng sẽ nhận được tài trợ Orbital ATK.

Bóng trong không gian từ "đám mây" của trái đất

Động cơ RD-180 của Nga không có sự thay thế ở Hoa Kỳ. Jim Meiser, phó chủ tịch của Aerojet Rocketdyne, tin rằng Hoa Kỳ không quan tâm đầy đủ đến việc phát triển các nguyên mẫu dầu hỏa ôxy của riêng mình.

Ông ấy nói rằng Mỹ chắc chắn đi sau người Nga và Trung Quốc trong việc tạo ra các hệ thống đẩy như vậy. Ông cũng đề cập rằng Hoa Kỳ đã phát triển một động cơ ôxy-dầu hỏa, đang vận hành Merlin 1D. Nó được sản xuất bởi SpaceX. Chỉ bây giờ, về đặc điểm của nó, nó không thua kém RD-180.

Tất nhiên, điều này hoàn toàn vô nghĩa, bởi vì các đám mây trên cạn không thể đổ bóng vào không gian. Nhưng theo nghĩa chính trị - than ôi, chúng bị loại bỏ.

Mỹ: Các nhà công nghiệp bình tĩnh, các chính trị gia lo lắng

Một quan chức cấp cao của lực lượng không quân Hoa Kỳ cho biết ông sẽ ngừng phóng vệ tinh an ninh quốc gia trên tên lửa Atlas V của United Launch Alliance nếu Bộ Tài chính tin rằng động cơ nhập khẩu của Nga không vi phạm lệnh trừng phạt của Hoa Kỳ.

Trước đó, Thượng nghị sĩ John McCain đã yêu cầu Lực lượng Không quânđể chứng minh rằng việc tái tổ chức gần đây ở Nga đối với ngành tên lửa và không gian của nước này không khiến việc mua động cơ RD-180 vi phạm lệnh trừng phạt của Mỹ đã áp đặt đối với các quan chức Nga vào năm 2014.

Các cơ quan chính phủ Hoa Kỳ, dẫn đầu là Bộ Tài chính, đang xem xét mới về việc giao hàng RD-180. Và chúng tôi sẵn sàng không tuân theo các lệnh trừng phạt. Tiếp đất Atlas V sẽ tạo ra một trở ngại lớn hơn cho Lầu Năm Góc hơn là chiến đấu.

McCain đã tổ chức một cuộc điều trần tại sân bay quân sự, nơi ông kêu gọi Không quân có ý kiến pháp lý mới rằng việc nhập khẩu RD-18O vi phạm các lệnh trừng phạt của Mỹ áp đặt đối với các quan chức Nga sau khi sáp nhập bán đảo Crimea của Ukraine.

McCain đã chỉ ra hai quan chức cấp cao của Nga: Phó Thủ tướng Nga Dmitry Rogozin và Sergei Chemezov, cố vấn của Tổng thống Nga Vladimir Putin. Cho đến gần đây, họ là những nhà quan sát trong lĩnh vực không gian. Mặc dù họ không được lợi về mặt tài chính từ việc bán RD-180, nhưng họ đã bị xử phạt.

Ngày 28 tháng 12, theo lệnh của Putin, lĩnh vực vũ trụ của Nga đang được tổ chức lại. Việc tái cơ cấu này đang thực hiện các điều chỉnh đối với ngành công nghiệp vũ trụ Nga và cơ quan vũ trụ Roscosmos thuộc một tập đoàn nhà nước mới, còn được gọi là Roskosmos.

McCain lưu ý rằng tổ chức này hiện do Rogozin đứng đầu; Chemezov cũng có một cái gì đó để làm với điều này. Rogozin và Chemezov là một trong những quan chức Nga đầu tiên nhận lệnh trừng phạt trong cuộc khủng hoảng Ukraine. Không một cũng khôngngười kia không được vào Mỹ. Tài sản mà họ sở hữu đã bị đóng băng.