מנועי רקטות RD-180 רוסיים: מפרטים

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

מנועי רקטות RD-180 רוסיים היו סלע מחלוקת בין שתי החברות האמריקאיות United Launch Alliance (ULA) והמתחרה Orbital Sciences. הראשון מונע מהאחרון לרכוש מנועים לטילי האנטרס שלה.

Clash of the Titans

האשמה הייתה ההשתתפות של Orbital Sciences ברכישות ממשלתיות במכרזים. ULA מונעת שלא כדין מתחרים לרכוש מנועי RD-180 משתי חברות. אלה הם קבלן RD Amross - SNPPO Energomash - והמתווך האמריקאי פראט אנד וויטני רוקטדיין. הראשון מייצר את מנוע הרקטות הדרוש להנעה נוזלית RD-180. האחרים מספקים רכיבים לארצות הברית.

מנוע ההנעה הנוזלי היחיד RD-180 מתאים באופן אופטימלי לרכישות במכרזים שהוכרזו על ידי ממשלת ארה"ב. לדברי מומחים, המאפיינים של רכיבים אלה הם אידיאליים עבור כלי שיגור כבדים ולצרכים של נאס"א.

מהו מנוע הרקטות RD-180

RD-180 היא נגזרת דו-חדרית של ה-RD-170 בעל ארבעת החדרים המשמשת את זניט. מנועי רקטות הנעה נוזליתמבער לאחר מחזור סגור RD-180 אורז את הביצועים הגבוהים, הנוחות והשימוש החוזר של ה-RD-170 בגודל שיתאים לדרישות המנוע של רכב ההשקה המתכלה של Atlas V Evolved.

RD-180 – מנוע הידראולי להפעלת שסתום הבקרה ווקטור דחף ההטיה בגימבלים, עם פנאומטיקה להפעלת השסתום ומערכת הנשיפה: מסגרת הדחף לחלוקת עומסים עצמאית כחלק מהמנוע. המנוע בהתחלה משתמש בעופרת LOX, עם שריפה לאחר של גז גנרטור ו-LOX, עשיר בהנעת טורבינת גז. אז הגדירו תוספת ביצועים של 10 אחוז בהשוואה לחיזוק התפעולי של מנועי ארה ב ובהנחה של פעולה נקייה וניתנת לשימוש חוזר.רק במכלול הראשי, משאבת הטורבו ומשאבת הבוסטר דרשו פיתוח לקנה מידה מה-RD-120 ו-RD-170. כל שאר הרכיבים נלקחו ישירות מה-RD-170.

ה-RD-180 פותח ב-42 חודשים בשבריר מהעלות של עיצוב מנוע חדש טיפוסי בארה ב. המנוע פועל על אטלס III בינוני ועל מאיץ סטנדרטי של Atlas V.

RD-180 מצויד בשני זוגות של תאי בעירה וחירים. המנוע פותח ויוצר על ידי איגוד המחקר והייצור הרוסי Energomash. נפט משמש כדלק, חמצן נוזלי הוא חומר מחמצן. עלות מנוע הרקטות RD-180 בשנת 2010 הייתה 9 מיליון דולר.

תיאור הבנייה

1. LOX/דלק רקטות נפט.
2. שני תאי דחף (גימבות +8 מעלות).
3. גוש אחד עשיר בחמצן מול המבער.
4. THA מכלול לחץ גבוה.
5. משאבת דלק דו-שלבית.
6. משאבת חמצן חד-שלבית.
7. טורבינה בודדת.
8. הצתה עצמית.
9. מערכות הידראוליות אוטונומיות (שסתומים, TVC) המופעלות על ידי נפט ממשאבת דלק.
10. מערכת ניטור בריאות וחיזוי חיים.
11. הכנה אוטומטית לטיסה (לאחר ההתקנה על הרכב, כל הפעולות אוטומטיות באמצעות ההשקה).
12. מזעור הממשק משטח השיגור וכלי רכב (מערכות פנאומטיות והידראוליות, אוטונומיות, לוחות משולבים חשמליים, מסגרת דחף לפישוט הממשק המכני).
13. פעולות ידידותיות לסביבה עם מחמצן עשיר שמתחיל הצתה מוקדמת של מבער, כמו גם מצבי התנעה וכיבוי של מחמצן שמבטלים את הקוקינג ונפט שלא נשרף שעלול להיות מזוהם.
14. 50-100% מצערת רציפה בכפוף לבדיקת מסלול והתאמה פוטנציאלית בזמן אמת באתר לפני השקת תיקון.
15. 80% RD-170 חלקים.
16. תא אלברי: 256, 6 בר.
17. גורם שטח: 36, 4.
18. יחס דחף למשקל: 77, 26.
19. יחס מחמצן-דלק: 2, 72.

מנוע RD-180. תכונות

• כוח משיכה ספציפי: 5480 ק"ג (12080 פאונד).
• גובה: 3.6 מ' (11.67 רגל).
• קוטר: 3.2 מ' (10.33 רגל).
• דחף ספציפי: 337.8 שניות.
• דחף ספציפי בגובה פני הים: 311.3 s
• זמן הקלטה: 270 שניות.
• השקה ראשונה: 2000

היסטוריה

בנובמבר 1996, איגוד הייצור של Energomash ערך את הבדיקה הראשונה של ה-RD-180. המנוע הוכרז כזוכה במכרזים להתקנתו ברכב השיגור אטלס של תאגיד לוקהיד מרטין האמריקאי. זה היה הכרחי לנסיגה של ספינות מאוישות מבטיחות. מאז, מנועי RD-180 הפכו למבוקשים ביותר.

המנוע ניתן לשימוש חוזר. ניהול מתוחכם סיפק ל-NPO Energomash עסקאות אמינות כמעט אגדיות עם ארצות הברית. בדצמבר 2012 נמסר חוזה המעניק לחברה ערבות לייצור מנועים עד 2019. כל הייצור מרוכז ברוסיה.

יצירת תחליף ל-RD-180 בארה"ב

אירועים באוקראינה הובילו לסנקציות שמגבילות את היכולת להשתמש במנועי רקטות רוסיים עבור ארצות הברית. יש להחליף את RD-180 באנלוג מתוצרת אמריקאית. בדצמבר 2014 התקבל תיקון בבית הכנסת. הוא אסר את השימוש ב-RD-180 הרוסי. המנוע ימשיך להירכש במסגרת חוזה האספקה הקיים עד 2019 בין Energomash לבין ULA.

למרות המשך שיתוף הפעולה והאספקה של ה-RD-180 במסגרת הסכמים קיימים, שר ההגנה האמריקני הורה על הפסקת שיתוף הפעולה עם רוסיה ועל המעברעבור חלקים אמריקאים. אמריקה מחויבת להיפטר מהתלות הרוסית בתחומים הצבאיים-פוליטיים.

על כך, פרנק קנדל (שר ההגנה לרכישות) השיב כי לפנטגון אין דבר שיחליף את מנועי ה-RD-180 הרוסיים. כחלופה למצב הנוכחי, אמריקה הכריזה על מכרז לייצור מנועים משלה בעלי מאפיינים דומים בשטחה.

סגן ראש ממשלת רוסיה דמיטרי רוגוזין אמר שהוא מוכן להפסיק את אספקת מנועי הרקטות RD-180 ו-K-33 לאמריקה.

כמה עולה מנוע רקטי RD-180 עבור ארה"ב

בוא נדבר על מחירים. SpaceNews דיווחה כי יש צורך להחליף את מנוע ה-RD-180. עבור ארצות הברית, גחמה כזו תעלה 1.5 מיליארד דולר. סכום לא קטן.

כמה עולה מנוע ה-RD-180? פרויקט הטמעת אב הטיפוס כולו יימשך לפחות שש שנים. לדברי מומחים, לארצות הברית אין הזדמנות לנטוש לחלוטין את השימוש במנועי RD-180. אי אפשר לפתור את הבעיה בזמן קצר, שכן המנועים יהיו מוכנים רק ב-2022.

למרות ההבטחות של חיל האוויר האמריקאי שמטוסי RD-180 נמצאים במלאי בכמות הנדרשת, עדיין יש מחסור. לכן, יצטרכו לדחות שיגורים רבים. ההוצאה בתחום זה עשויה לעלות ל-5 מיליארד דולר.בעוד ארה ב מתחרה ואוכפת סנקציות, סין כבר עומדת בתור לייצור RD-180.

פרספקטיבה

הפנטגון הקצה לפחות 162 מיליון דולר ל-Aerojet Rocketdyne ול-United Launch Alliance לעבודה בתחומי פיתוח של מנועי רקטות AR1 ו-BE-4, מועמדים להחלפת המנוע מתוצרת רוסיה שמטיס כיום את רכב השיגור Atlas V.

חיל האוויר האמריקני משלים השקעה ראשונית במנועי רקטות חדשים כאשר הצבא מבקש להתרחק מהסתמכותו על מנוע ה-RD-180 הרוסי המשמש את האטלס V, המשגר את רוב הלוויינים של ממשלת ארה ב לתקשורת מאובטחת, ניווט ואיסוף מידע מודיעיני.חיל האוויר נכנס לשותפות ציבורית-פרטית עם Aerojet Rocketdyne ו-ULA, ומספק כספים תאגידיים למימון משותף של פיתוח מנוע.

הנשיא והמנכ ל של ULA ממשיכים להיפגש כדי להשיג את המטרה לספק לארצות הברית את מערכות ההשקה האמינות ביותר במחיר המשתלם ביותר, תוך פיתוח מנוע חדש שיציג הזדמנויות חדשות לחלוטין לשימוש ב- רווח.

הסכם עם Aerojet Rocketdyne מכסה פיתוח ובדיקות של מנוע רקטי AR1. זוהי יחידת כוח השורפת תערובת נפט וחמצן נוזלי. אלו הם אותם רכיבי הנעה כמו במנוע RD-180 עבור Atlas V.

Aerojet Rocketdyne שואפת לקבל מנוע כשיר לאוויר עד שנת 2019, אך ההשקה הראשונה לא צפויה עד 2020.חיל האוויר מתחייב לפחות 115.3 מיליון דולר לתוכנית הפיתוח של AR1 בעוד איך Aerojet Rocketdyne ו-ULA השקיעו במשותף 57.7 מיליון דולר, אמר Aerojet Rocketdyne בהצהרה.

לפני הבדיקה, החלטת הממשלה להמשיך בתמיכה בתוכנית מנועי AR1 מסתכמת ב-804 מיליון דולר - עם 536 מיליון דולר מחיל האוויר ו-236 מיליון דולר מ-Aerojet Rocketdyne ו-ULA.

"AR1 יחזיר את ארה"ב להוביל בייצור מנועי רקטות גרעיניות נפט", אמר דרייק בהודעה לעיתונות. "אנו משלבים את ההתקדמות העדכנית ביותר בייצור עדכני תוך ניצול הידע העשיר שלנו על הדור הבא של מנועי רקטות, נעשה הכל כדי להציג מנועים שיפסיקו את התלות שלנו בספק זר כדי להשיק את האומה שלנו. נכסי ביטחון לאומי."

מנוע ה-AR1 יכלול חלקים מודפסים בתלת-ממד ויפעל על חמצן מועשר עם שריפה לאחר גז מחולל. זהו מחזור מנוע יעיל יותר מאשר זמין כעת בפחמימנים נוזליים אחרים במנועי רקטות בארה ב.

מנוע BE-4 הוא המוקד של חיל האוויר. לצורך יישומו מוקצות הזרקות מזומנים. חיל האוויר מחויב לשלם לפחות 46.6 מיליון דולר ל-United Launch Alliance עבור הדור הבא של טיל הוולקן. ULA גם הסכימה להוסיף 40.8 מיליון דולר בהתאם לתנאי הפרס הממשלתי.

חלק הארי של המימון הראשוני של $45,800,000 יוקדש לפיתוח מנוע BE-4, שיגרום ל-550,000 פאונד של דחף ויצרוך שילוב קריוגני של גז טבעי נוזלי ונוזלחמצן.

שני מנועי BE-4 יחזקו את השלב הראשון של טיל הוולקן. גורמים רשמיים אומרים שה-BE-4 ממומן במלואו על ידי החברה באמצעות United Launch Alliance. מימון חיל האוויר יתמוך בהתקדמות החברה בשילוב מנוע BE-4 עם רכב השיגור וולקן.

Aerojet Rocketdyne מפרסמת את ה-AR1 כתחליף הקל ביותר ל-RD-180 בשל תערובת האבקה והגודל שלו. נדרשים שני מנועי AR1 כדי לעמוד בביצועים של מנוע RD-180 עם זרבובית כפולה ב-Atlas V.

מנהלי ULA אומרים שמנוע BE-4 מבית Blue Origin, חברת חלל יזמית שהוקמה על ידי Amazon.com, יהיה מוכן מהר יותר ובסופו של דבר יהיה קל יותר לשחזר לשימוש חוזר.

למרות שלמנוע RD-180 היה היתרון של יותר מ-60 השקות מוצלחות, הגיע הזמן להשקעה בארה ב בייצור מקומי של מנועים דומים.

BE-4 אמור להשלים את האימות שלו ב-2017, ו-ULA שואפת לטיסה הראשונה של טיל הוולקן עד סוף 2019.

חיל האוויר גם מממן בנייה בחלל החיצון למגורים של אסטרונאוטים בחקר חלל עמוק ושירותי לוויין.

ULA ממשיכה לעבוד גם עם Blue Origin וגם עם Aerojet Rocketdyne. הוא מלווה שתי גרסאות של הדור הבא של המנועים האמריקאים, ולכן החברה חוברת עם שתיים מחברות החלל המובילות בעולם.

ULA שומר על מנוע ה-AR1 של Aerojet Rocketdyne כגיבויאוֹפְּצִיָה. הבחירה הסופית צפויה בסוף 2016.

התחייבויות פיננסיות של חיל האוויר ל-Aerojet Rocketdyne ו-ULA נפתחות לאחר ה-29 בפברואר 2016 לאחר שהסכמים דומים הגיעו עם SpaceX ו-Orbital ATK.פרויקט חדש של מאיץ רקטות מוצק שנעשה על ידי Orbital ATK עבור רקטת Vulcan של ULA עבור המשגר שלה, תקבל גם מימון Orbital ATK.

צל בחלל מה"עננים" של כדור הארץ

למנועי RD-180 רוסיים אין חלופה בארצות הברית. ג'ים מייזר, סגן נשיא Aerojet Rocketdyne, מאמין שארצות הברית לא שמה לב מספיק לפיתוח אבות-טיפוס חמצן-קרוסין משלה.

הוא אמר שאמריקה בהחלט עומדת מאחורי הרוסים והסינים ביצירת מערכות הנעה כאלה. הוא גם הזכיר כי ארצות הברית כבר פיתחה מנוע חמצן-קרוזין, שנמצא בפעולת מרלין 1D. הוא מיוצר על ידי SpaceX. רק עכשיו, מבחינת המאפיינים שלו, הוא לא נופל מה-RD-180.

כמובן, זו שטות מוחלטת, כי עננים יבשתיים לא יכולים להטיל שום צל לחלל. אבל במובן הפוליטי - אבוי, הם נזרקים.

ארה"ב: תעשיינים רגועים, פוליטיקאים מודאגים

בכיר בחיל האוויר האמריקאי אומר שהוא יפסיק לשגר לווייני ביטחון לאומי על סיפון רקטת Atlas V של United Launch Alliance אם משרד האוצר יאמין שייבוא מנועים רוסיים אינו מפר את הסנקציות של ארה ב.

מוקדם יותר, הסנאטור ג'ון מקיין שאל את חיל האווירכדי להוכיח שהארגון מחדש האחרון ברוסיה של תעשיית הטילים והחלל שלה אינו הופך את רכישת מנועי ה-RD-180 להפרה של הסנקציות האמריקניות שהוטלו נגד פקידים רוסים ב-2014.

סוכנויות ממשלתיות בארה ב, בראשות משרד האוצר, בוחנות מבט מחודש על משלוחי RD-180. ואנחנו מוכנים לא לדבוק בסנקציות. הארקת האטלס V תיצור מכשול גדול יותר עבור הפנטגון מאשר לחימה.

מקיין ערך שימוע בנמל חלל צבאי שבו הוא דחק בחיל האוויר לקבל חוות דעת משפטית חדשה לפיה ייבוא של RD-18O מפר את הסנקציות האמריקניות שהוטלו על פקידים רוסים בעקבות סיפוח חצי האי קרים באוקראינה.

מקיין הבחין בשני בכירים רוסיים: סגן ראש ממשלת רוסיה דמיטרי רוגוזין וסרגיי קמזוב, יועצו של נשיא רוסיה ולדימיר פוטין. עד לאחרונה הם היו משקיפים בגזרת החלל. למרות שהם לא נהנים כלכלית ממכירת ה-RD-180, הם נסחו סנקציות.

28 בדצמבר, בפקודת פוטין, תחום החלל הרוסי עובר ארגון מחדש. ארגון מחדש זה עושה התאמות לתעשיית החלל הרוסית ולסוכנות החלל Roscosmos תחת תאגיד ממלכתי חדש, הנקרא גם Roskosmos.

McCain ציין שבראש הארגון הזה עומד כרגע Rogozin; גם ל-Chezov יש משהו לעשות עם זה. רוגוזין וקמזוב היו בין הפקידים הרוסיים הראשונים שקיבלו סנקציות במהלך המשבר האוקראיני. לא אחת ולאהשני לא יכול להיכנס לארה ב. הנכסים שבבעלותם הוקפאו.