Motors de coets russos RD-180: especificacions

2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 10:21

Els motors de coets russos RD-180 han estat un punt de discussió entre les dues companyies nord-americanes United Launch Alliance (ULA) i la seva rival Orbital Sciences. El primer impedeix que el segon compri motors per als seus míssils Antares.

El xoc dels titans

La culpa va ser la participació d'Orbital Sciences en les compres del govern. ULA impedeix il·legalment als competidors comprar motors RD-180 a dues empreses. Es tracta del contractista de RD Amross -SNPPO Energomash- i de l'intermediari nord-americà Pratt & Whitney Rocketdyne. El primer produeix el motor de coet de propulsor líquid requerit RD-180. L' altre subministra components als Estats Units.

L'únic motor de propulsió líquida RD-180 és òptim per a les compres anunciades pel govern dels EUA. Segons els experts, les característiques d'aquests components són ideals per a vehicles de llançament pesats i per a les necessitats de la NASA.

Què és el motor de coets RD-180

RD-180 és un derivat de dues cambres del RD-170 de quatre cambres utilitzat per Zenit. Motors de coets de propulsor líquidLa postcombustió de cicle tancat RD-180 inclou l' alt rendiment, la comoditat i la reutilització del RD-170 en una mida que coincideixi amb els requisits del motor del vehicle de llançament consumible Atlas V Evolved.

RD-180 – Motor hidràulic per accionar la vàlvula de control i vector d'empenta de deflexió als cardans, amb pneumàtica per accionar la vàlvula i el sistema de purga: el marc d'empenta per a la distribució de càrrega és autosuficient com a part del motor. El motor a l'arrencada utilitza plom LOX, amb postcombustió del gas del generador i LOX, ric en accionament de turbina de gas. Per tant, establiu un augment de rendiment del 10 per cent en comparació amb l'augment operacional dels motors dels EUA i suposant un funcionament net i reutilitzable. Només al conjunt principal, la bomba turbo i la bomba de reforç van necessitar desenvolupament per escalar a partir de la RD-120 i RD-170. Tots els altres components es van agafar directament del RD-170.

El RD-180 es va desenvolupar en 42 mesos a una fracció del cost d'un disseny de motor nou típic dels EUA. El motor funciona amb un Atlas III intermedi i un reforç Atlas V estàndard.

RD-180 està equipat amb dos parells de cambres de combustió i broquets. El motor va ser desenvolupat i produït per l'associació russa de recerca i producció Energomash. El querosè s'utilitza com a combustible, l'oxigen líquid és un agent oxidant. El cost del motor de coets RD-180 el 2010 va ser de 9 milions de dòlars.

Descripció de la construcció

1. LOX/Combustible per coets de querosè.
2. Dues cambres d'empenta (gimbals +8 graus).
3. Un bloc ric en oxigen davant del cremador.
4. THA muntatge d' alta pressió.
5. Bomba de combustible de dues etapes.
6. Bomba d'oxigen d'una sola etapa.
7. Turbina única.
8. Ignició d'autoencesa.
9. Sistemes hidràulics autònoms (vàlvules, TVC) alimentats per querosè des d'una bomba de combustible.
10. Sistema de vigilància de la salut i predicció de vida.
11. Preparació automatitzada del vol (després de la instal·lació al vehicle, totes les operacions s'automatitzen mitjançant el llançament).
12. Minimització de la interfície des de la plataforma de llançament i els vehicles (sistemes pneumàtics i hidràulics, autònoms, quadres elèctrics integrats, bastidor d'empenta per simplificar la interfície mecànica).
13. Operacions respectuoses amb el medi ambient amb oxidant ric que s'inicia l'encesa prèvia al cremador, així com modes d'inici i apagat de l'oxidant que eliminen la cocització i el querosè potencialment contaminat no cremat.
14. 50-100% d'acceleració contínua subjecta a una possible trajectòria en temps real i a una comprovació de coincidència del motor al lloc abans de llançar la solució.
15. 80% de peces RD-170.
16. Camera albàrica: 256, 6 bar.
17. Factor d'àrea: 36, 4.
18. Relació empenta/pes: 77, 26.
19. Relació oxidant-combustible: 2, 72.

Motor RD-180. Funcions

• Gravetat específica: 5480 kg (12080 lliures).
• Alçada: 3,6 m (11,67 peus).
• Diàmetre: 3,2 m (10,33 peus).
• Impuls específic: 337,8 s.
• Impuls específic al nivell del mar: 311,3 s
• Temps d'enregistrament: 270 segons
• Primer llançament: 2000

Història

El novembre de 1996, l'associació de producció Energomash va realitzar la primera prova del RD-180. El motor va ser declarat guanyador en els concursos per a la seva instal·lació al vehicle de llançament Atlas de la corporació nord-americana Lockheed Martin. Això era necessari per a la retirada dels prometedors vaixells tripulats. Des de llavors, els motors RD-180 s'han convertit en els més demandats.

El motor és reutilitzable. Una gestió sofisticada va proporcionar a NPO Energomash acords fiables gairebé llegendaris amb els Estats Units. El desembre de 2012 es va lliurar un contracte que ofereix a l'empresa una garantia per a la producció de motors fins al 2019. Tota la producció es concentra a Rússia.

Creació d'un substitut per a l'RD-180 als EUA

Els esdeveniments d'Ucraïna van provocar sancions que limiten la possibilitat d'utilitzar motors de coets russos als Estats Units. RD-180 s'ha de substituir per un anàleg de fabricació nord-americana. El desembre de 2014, la Cambra va aprovar una esmena. Va prohibir l'ús dels RD-180 russos. El motor es continuarà comprant amb el contracte de subministrament existent fins al 2019 entre Energomash i ULA.

Malgrat la cooperació continuada i els lliuraments del RD-180 en virtut dels acords existents, el secretari de Defensa dels EUA va ordenar la finalització de la cooperació amb Rússia i la transicióper a parts americanes. Amèrica està obligada a desfer-se de la dependència russa en els àmbits polític-militar.

A això, Frank Kendall (secretari de Defensa d'Adquisicions) va respondre que el Pentàgon no tenia res per substituir els motors russos RD-180. Com a alternativa a la situació actual, Amèrica va anunciar una licitació per a la producció de motors propis de característiques similars al seu territori.

El viceprimer ministre de Rússia, Dmitri Rogozin, va dir que estava disposat a aturar el subministrament de motors de coets RD-180 i K-33 a Amèrica.

Quant costa un motor de coet RD-180 als EUA

Parlem de preus. SpaceNews va informar que calia substituir el motor RD-180. Per als Estats Units, aquest caprici costaria 1.500 milions de dòlars. No és poca quantitat.

Quant costa el motor RD-180? Tot el projecte d'implementació del prototip durarà almenys sis anys. Segons els experts, els Estats Units no tenen l'oportunitat d'abandonar completament l'ús de motors RD-180. És impossible resoldre el problema en poc temps, ja que els motors estaran preparats només el 2022.

Malgrat les garanties de la Força Aèria dels EUA que els RD-180 estan en estoc en la quantitat necessària, encara hi ha una escassetat. Per tant, caldrà ajornar molts llançaments. La despesa en aquesta àrea podria augmentar fins als 5.000 milions de dòlars. Mentre els EUA competeixen i apliquen sancions, la Xina ja està en línia per a la producció de RD-180.

Perspectiva

El Pentàgon ha destinat almenys 162 milions de dòlars a Aerojet Rocketdyne i United Launch Alliance per treballar aàrees de desenvolupament de motors de coets AR1 i BE-4, candidats a substituir el motor de fabricació russa que actualment pilota el vehicle de llançament Atlas V.

La Força Aèria dels EUA està completant una inversió inicial en nous motors de coets, ja que l'exèrcit intenta allunyar-se de la seva dependència del motor rus RD-180 utilitzat a l'Atlas V, que llança la majoria de satèl·lits del govern dels EUA per a comunicacions segures, la navegació i la recollida d'informació d'intel·ligència. La Força Aèria estableix una associació públic-privada amb Aerojet Rocketdyne i ULA, proporcionant fons corporatius per cofinançar el desenvolupament del motor.

El president i CEO d'ULA continuen reunint-se per assolir l'objectiu de proporcionar als Estats Units els sistemes de llançament més fiables al preu més assequible, alhora que desenvolupa un nou motor que introduirà oportunitats completament noves per a l'ús de espai.

L'acord amb Aerojet Rocketdyne cobreix el desenvolupament i les proves del motor de coet AR1. Aquesta és una unitat de potència que crema barreja de querosè i oxigen líquid. Aquests són els mateixos components propulsors que al motor RD-180 per a l'Atlas V.

Aerojet Rocketdyne té com a objectiu tenir un motor apte per a l'aeronavegació el 2019, però el primer llançament no s'espera fins al 2020. La Força Aèria està comprometent com a mínim 115,3 milions de dòlars al programa de desenvolupament AR1 mentre com Aerojet Rocketdyne i ULA Invertir conjuntament 57,7 milions de dòlars, va dir Aerojet Rocketdyne en un comunicat.

Abans de les proves, la decisió del govern de continuar donant suport al programa de motors AR1 arriba als 804 milions de dòlars, amb 536 milions de dòlars de la Força Aèria i 236 milions de dòlars d'Aerojet Rocketdyne i ULA.

"AR1 tornarà a posar els EUA al capdavant en la producció de motors de coets nuclears de querosè", va dir Drake en un comunicat de premsa. "Estem incorporant els últims avenços en la fabricació d'última generació alhora que capitalitzem el nostre ric coneixement de la propera generació de motors de coets, s'està fent tot per introduir motors que acabaran amb la nostra dependència d'un proveïdor estranger per llançar el nostre país. actius de seguretat nacional."

El motor AR1 inclourà peces impreses en 3D i funcionarà amb oxigen enriquit amb postcombustió de gas del generador. Aquest és un cicle de motor més eficient que el disponible actualment en altres hidrocarburs líquids als motors de coets dels EUA.

El motor BE-4 és el focus de la Força Aèria. Per a la seva implementació, s'assignen injeccions d'efectiu. La Força Aèria es compromet a pagar almenys 46,6 milions de dòlars a United Launch Alliance per a la propera generació del coet Vulcan. ULA també va acceptar afegir 40,8 milions de dòlars segons els termes de l'adjudicació del govern.

La part del lleó del finançament inicial de 45.800.000 dòlars es destinarà al desenvolupament del motor BE-4, que generarà 550.000 lliures d'empenta i consumirà una combinació criogènica de gas natural liquat i líquidoxigen.

Dos motors BE-4 potenciaran la primera etapa del coet Vulcan. Els funcionaris diuen que el BE-4 està sent finançat íntegrament per l'empresa a través de la United Launch Alliance. El finançament de la Força Aèria donarà suport al progrés de l'empresa en la integració del motor BE-4 amb el vehicle de llançament Vulcan.

Aerojet Rocketdyne anuncia l'AR1 com el reemplaçament més fàcil del RD-180 a causa de la seva barreja i mida de pols. Es requereixen dos motors AR1 per complir el rendiment d'un motor RD-180 de doble broquet en un Atlas V.

Els executius de ULA diuen que el motor BE-4 de Blue Origin, una empresa espacial emprenedora fundada per Amazon.com, estarà preparat més ràpidament i, finalment, serà més fàcil de recuperar per a la seva reutilització.

Si bé el motor RD-180 tenia l'avantatge de més de 60 llançaments reeixits, era el moment d'invertir als Estats Units en la producció nacional de motors similars.

BE-4 ha de completar la seva validació el 2017, i ULA té com a objectiu el primer vol del coet Vulcan a finals de 2019.

La Força Aèria també finança la construcció a l'espai exterior per a l'habitació dels astronautes en l'exploració de l'espai profund i els serveis per satèl·lit.

ULA continua treballant tant amb Blue Origin com amb Aerojet Rocketdyne. Acompanya dues variants de la propera generació de motors nord-americans, motiu pel qual la companyia s'ha associat amb dues de les companyies espacials líders del món.

ULA manté el motor AR1 d'Aerojet Rocketdyne com a còpia de seguretatopció. La selecció final s'espera a finals de 2016.

Els compromisos financers de la Força Aèria amb Aerojet Rocketdyne i ULA s'obren després del 29 de febrer de 2016 després de l'arribada d'acords similars amb SpaceX i Orbital ATK. Nou projecte de reforç de coets sòlids realitzat per Orbital ATK per al coet Vulcan d'ULA i per al seu propi llançador, també rebrà finançament Orbital ATK.

Ombra a l'espai des dels "núvols" de la terra

Els motors russos RD-180 no tenen alternativa als Estats Units. Jim Meiser, vicepresident d'Aerojet Rocketdyne, creu que els Estats Units no estan prestant prou atenció al desenvolupament dels seus propis prototips d'oxigen i querosè.

Va dir que Amèrica està definitivament darrere dels russos i els xinesos en la creació d'aquests sistemes de propulsió. També va esmentar que els Estats Units ja han desenvolupat un motor d'oxigen i querosè, que està en funcionament Merlin 1D. Està fabricat per SpaceX. Només que ara, pel que fa a les seves característiques, no queda per sota del RD-180.

Per descomptat, això és una ximpleria total, perquè els núvols terrestres no poden projectar cap ombra a l'espai. Però en el sentit polític, per desgràcia, es descarten.

EUA: els industrials tranquils, els polítics preocupats

Un alt funcionari de la força aèria nord-americana diu que deixarà de llançar satèl·lits de seguretat nacional a bord del coet Atlas V de United Launch Alliance si el Departament del Tresor creu que les importacions de motors russos no violen les sancions dels EUA.

Abans, el senador John McCain va demanar a la Força Aèriaper demostrar que la recent reorganització a Rússia de la seva indústria espacial i de coets no fa de la compra de motors RD-180 una violació de les sancions dels EUA que es van imposar contra els funcionaris russos el 2014.

Les agències governamentals dels EUA, encapçalades pel Departament del Tresor, estan fent una nova mirada a les entregues RD-180. I estem disposats a no adherir-nos a les sancions. Posar a terra l'Atles V crearia un obstacle més gran per al Pentàgon que lluitar.

McCain va celebrar una audiència de port espacial militar on va instar la Força Aèria a obtenir una nova opinió legal que la importació de RD-18O viola les sancions dels EUA imposades als funcionaris russos després de l'annexió de la península de Crimea d'Ucraïna.

McCain va destacar dos alts càrrecs russos: el viceprimer ministre rus Dmitri Rogozin i Sergei Chemezov, assessor del president rus Vladimir Putin. Fins fa poc eren observadors del sector espacial. Encara que no es beneficien econòmicament de la venda del RD-180, han estat sancionats.

28 de desembre, per ordre de Putin, s'està reorganitzant el sector espacial rus. Aquesta reestructuració està fent ajustaments a la indústria espacial russa i a l'agència espacial Roscosmos sota una nova corporació estatal, també anomenada Roskosmos..

McCain va assenyalar que actualment aquesta organització està dirigida per Rogozin; Chemezov també té alguna cosa a veure amb això. Rogozin i Chemezov van ser dels primers funcionaris russos a rebre sancions durant la crisi d'Ucraïna. Ni un nil' altre no pot entrar als EUA. Els actius que tenen s'han congelat.