Russische RD-180-Raketentriebwerke: Spezifikationen

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Russische RD-180-Raketentriebwerke waren ein Zankapfel zwischen den beiden amerikanischen Unternehmen United Launch Alliance (ULA) und dem Rivalen Orbital Sciences. Ersteres hindert letzteres daran, Triebwerke für seine Antares-Raketen zu kaufen.

Kampf der Titanen

Es war die Beteiligung von Orbital Sciences an staatlichen Ausschreibungen, die schuld war. ULA hindert Konkurrenten rechtswidrig daran, RD-180-Motoren von zwei Unternehmen zu kaufen. Dies sind der Auftragnehmer von RD Amross – SNPPO Energomash – und der amerikanische Vermittler Pratt & Whitney Rocketdyne. Ersteres produziert den erforderlichen RD-180-Flüssigtreibstoffraketenmotor. Der andere liefert Komponenten in die Vereinigten Staaten.

Das einzige Flüssigtreibstoff-Triebwerk RD-180 eignet sich optimal für von der US-Regierung angekündigte Ausschreibungen. Laut Experten sind die Eigenschaften dieser Komponenten ideal für schwere Trägerraketen und die Bedürfnisse der NASA.

Was ist das Raketentriebwerk RD-180

RD-180 ist ein Zweikammer-Derivat des von Zenit verwendeten Vierkammer-RD-170. Flüssigtreibstoff-RaketentriebwerkeDer RD-180-Nachbrenner mit geschlossenem Kreislauf vereint die hohe Leistung, den Komfort und die Wiederverwendbarkeit des RD-170 in einer Größe, die den Motoranforderungen des Atlas V Evolved Expendable Launch Vehicle entspricht.

RD-180 – Hydraulikmotor zur Betätigung des Steuerventils und des Umlenkschubvektors in den Gimbals, mit Pneumatik zur Betätigung des Ventils und des Blowdown-Systems: Der Schubrahmen zur Lastverteilung ist als Teil des Motors autark. Der Motor am Start verwendet LOX-Blei, mit Nachverbrennung von Generatorgas und LOX, reich an Gasturbinenantrieb. Setzen Sie also eine Leistungssteigerung von 10 Prozent gegenüber dem Betriebsschub von US-Motoren und unter der Annahme eines sauberen, wiederverwendbaren Betriebs und RD-170. Alle anderen Komponenten wurden direkt vom RD-170 übernommen.

Der RD-180 wurde in 42 Monaten zu einem Bruchteil der Kosten eines typischen US-amerikanischen neuen Motordesigns entwickelt. Der Motor läuft mit einem Atlas III Zwischenverstärker und einem Standard Atlas V Booster.

RD-180 ist mit zwei Paar Brennkammern und Düsen ausgestattet. Entwickelt und produziert wurde der Motor vom russischen Forschungs- und Produktionsverband Energomash. Als Brennstoff wird Kerosin verwendet, flüssiger Sauerstoff ist ein Oxidationsmittel. Die Kosten für das Raketentriebwerk RD-180 beliefen sich 2010 auf 9 Millionen US-Dollar.

Baubeschreibung

1. LOX/Kerosin-Raketentreibstoff.
2. Zwei Schubkammern (Gimbals +8 Grad).
3. Ein sauerstoffreicher Block vor dem Brenner.
4. THA Hochdruckbaugruppe.
5. Zweistufige Kraftstoffpumpe.
6. Einstufige Sauerstoffpumpe.
7. Einzelturbine.
8. Selbstzündung.
9. Autonome Hydrauliksysteme (Ventile, TVC), die mit Kerosin von einer Kraftstoffpumpe betrieben werden.
10. Gesundheitsüberwachungs- und Lebensvorhersagesystem.
11. Automatisierte Flugvorbereitung (nach der Installation am Fahrzeug werden alle Vorgänge bis zum Start automatisiert).
12. Minimierung der Schnittstelle zwischen Startrampe und Fahrzeugen (pneumatische und hydraulische Systeme, autonome, elektrisch integrierte Paneele, Schubrahmen zur Vereinfachung der mechanischen Schnittstelle).
13. Umweltfreundlicher Betrieb mit reichem Oxidationsmittel, das die Vorbrennerzündung startet, sowie Oxidationsmittelstart- und -absch altmodi, die Verkokung und unverbranntes, möglicherweise kontaminiertes Kerosin beseitigen.
14. 50-100 % kontinuierliche Drosselung vorbeh altlich einer potenziellen Überprüfung der Flugbahn und der Motoranpassung vor Ort in Echtzeit vor dem Start des Fixes.
15. 80% RD-170 Teile.
16. Albarische Kammer: 256, 6 bar.
17. Flächenfaktor: 36, 4.
18. Schub-zu-Gewicht-Verhältnis: 77, 26.
19. Oxidationsmittel-Brennstoff-Verhältnis: 2, 72.

Motor RD-180. Funktionen

• Spezifisches Gewicht: 5480 kg (12080 lb).
• Höhe: 3,6 m (11,67 Fuß).
• Durchmesser: 3,2 m (10,33 ft).
• Spezifischer Impuls: 337,8 s.
• Spezifischer Impuls auf Meereshöhe: 311,3 s
• Aufnahmezeit: 270 Sek.
• Erster Start: 2000

Verlauf

Im November 1996 führte der Produktionsverband Energomash den ersten Test des RD-180 durch. Der Motor wurde in Ausschreibungen für den Einbau in die Atlas-Trägerrakete der amerikanischen Lockheed Martin Corporation zum Sieger erklärt. Dies war für den Rückzug aussichtsreicher bemannter Schiffe erforderlich. Seitdem sind die RD-180-Motoren die gefragtesten.

Der Motor ist wiederverwendbar. Ein ausgeklügeltes Management verschaffte NPO Energomash fast legendär zuverlässige Geschäfte mit den Vereinigten Staaten. Im Dezember 2012 wurde ein Vertrag übergeben, der dem Unternehmen eine Garantie für die Produktion von Motoren bis 2019 gibt. Die gesamte Produktion konzentriert sich auf Russland.

Erstellung eines Ersatzes für das RD-180 in den USA

Ukrainische Ereignisse führten zu Sanktionen, die die Möglichkeit einschränken, russische Raketentriebwerke für die Vereinigten Staaten einzusetzen. RD-180 muss durch ein in Amerika hergestelltes Analogon ersetzt werden. Im Dezember 2014 wurde eine Änderung vom Repräsentantenhaus verabschiedet. Es verbot die Verwendung russischer RD-180. Der Motor wird weiterhin im Rahmen des bestehenden Liefervertrags bis 2019 zwischen Energomash und ULA gekauft.

Trotz fortgesetzter Zusammenarbeit und Lieferungen des RD-180 im Rahmen bestehender Vereinbarungen ordnete der US-Verteidigungsminister die Beendigung der Zusammenarbeit mit Russland und den Übergang anfür amerikanische Teile. Amerika ist verpflichtet, sich von der russischen Abhängigkeit im militärpolitischen Bereich zu befreien.

Frank Kendall (Secretary of Defense for Acquisitions) antwortete darauf, dass das Pentagon nichts habe, um die russischen RD-180-Triebwerke zu ersetzen. Als Alternative zur aktuellen Situation hat Amerika eine Ausschreibung für die Produktion eigener Motoren mit ähnlichen Eigenschaften auf seinem Territorium angekündigt.

Der stellvertretende russische Ministerpräsident Dmitri Rogozin sagte, er sei bereit, die Lieferung der Raketentriebwerke RD-180 und K-33 nach Amerika einzustellen.

Wie viel kostet ein RD-180-Raketentriebwerk in den USA

Reden wir über die Preise. SpaceNews berichtete, dass der RD-180-Motor ersetzt werden musste. Für die Vereinigten Staaten würde eine solche Laune 1,5 Milliarden Dollar kosten. Nicht wenig.

Wie viel kostet der RD-180-Motor? Das gesamte Prototyp-Implementierungsprojekt wird mindestens sechs Jahre dauern. Experten zufolge haben die Vereinigten Staaten keine Möglichkeit, den Einsatz von RD-180-Motoren vollständig aufzugeben. Es ist unmöglich, das Problem in kurzer Zeit zu lösen, da die Triebwerke erst 2022 fertig sein werden.

Trotz der Zusicherung der US Air Force, dass RD-180 in der benötigten Menge auf Lager sind, gibt es noch welche ein Mangel. Daher müssen viele Starts verschoben werden. Die Ausgaben in diesem Bereich könnten auf 5 Milliarden US-Dollar steigen. Während die USA konkurrieren und Sanktionen durchsetzen, steht China bereits für die Produktion von RD-180 an.

Perspektive

Das Pentagon hat Aerojet Rocketdyne und United Launch Alliance mindestens 162 Millionen US-Dollar zur Verfügung gestellt, um darin zu arbeitenEntwicklungsbereiche der Raketentriebwerke AR1 und BE-4, Kandidaten für den Ersatz des in Russland hergestellten Triebwerks, das derzeit die Trägerrakete Atlas V fliegt.

Die US-Luftwaffe schließt eine Anfangsinvestition in neue Raketenmotoren ab, da das Militär versucht, sich von seiner Abhängigkeit vom russischen RD-180-Triebwerk zu lösen, das im Atlas V verwendet wird, der die meisten US-Regierungssatelliten für sichere Kommunikation startet, Navigation und Sammeln von Informationen. Die Air Force geht eine öffentlich-private Partnerschaft mit Aerojet Rocketdyne und ULA ein, die Unternehmensmittel zur Kofinanzierung der Triebwerksentwicklung bereitstellt.

Der Präsident und CEO von ULA treffen sich weiterhin, um das Ziel zu erreichen, die Vereinigten Staaten mit den zuverlässigsten Startsystemen zum günstigsten Preis zu versorgen und gleichzeitig einen neuen Motor zu entwickeln, der völlig neue Möglichkeiten für den Einsatz von Leerzeichen.

Vereinbarung mit Aerojet Rocketdyne umfasst die Entwicklung und Erprobung des AR1-Raketentriebwerks. Dies ist ein Aggregat, das Kerosingemisch und flüssigen Sauerstoff verbrennt. Dies sind die gleichen Treibstoffkomponenten wie im RD-180-Triebwerk für Atlas V.

Aerojet Rocketdyne strebt an, bis 2019 ein flugfähiges Triebwerk zu haben, aber der erste Start wird nicht vor 2020 erwartet. Die Luftwaffe stellt mindestens 115,3 Millionen US-Dollar für das AR1-Entwicklungsprogramm bereit, während Aerojet Rocketdyne und ULA investieren gemeinsam 57,7 Millionen US-Dollar, sagte Aerojet Rocketdyne in einer Erklärung.

Vor den Tests beläuft sich die Entscheidung der Regierung, das AR1-Triebwerksprogramm weiterhin zu unterstützen, auf 804 Millionen US-Dollar – mit 536 Millionen US-Dollar von der Air Force und 236 Millionen US-Dollar von Aerojet Rocketdyne und ULA.

"AR1 wird die USA wieder an die Spitze der Produktion von Kerosin-Atomraketentriebwerken bringen", sagte Drake in einer Pressemitteilung. „Wir integrieren die neuesten Fortschritte in der hochmodernen Fertigung und nutzen gleichzeitig unser reichh altiges Wissen über die nächste Generation von Raketenmotoren. Es wird alles getan, um Motoren einzuführen, die unsere Abhängigkeit von einem ausländischen Lieferanten für den Start unseres Landes beenden werden Vermögenswerte der nationalen Sicherheit."

Der AR1-Motor wird 3D-gedruckte Teile enth alten und mit angereichertem Sauerstoff mit Generatorgas-Nachverbrennung betrieben werden. Dies ist ein effizienterer Motorzyklus, als er derzeit in anderen flüssigen Kohlenwasserstoffen in US-Raketentriebwerken verfügbar ist.

Das BE-4-Triebwerk steht im Mittelpunkt der Air Force. Für seine Umsetzung werden Finanzspritzen bereitgestellt. Die Air Force hat sich verpflichtet, der United Launch Alliance mindestens 46,6 Millionen US-Dollar für die nächste Generation der Vulcan-Rakete zu zahlen. ULA stimmte außerdem zu, 40,8 Millionen US-Dollar gemäß den Bedingungen des Regierungspreises hinzuzufügen.

Der Löwenanteil der Anfangsfinanzierung in Höhe von 45.800.000 US-Dollar wird in die Entwicklung des BE-4-Triebwerks fließen, das 550.000 Pfund Schub erzeugen und eine kryogene Kombination aus verflüssigtem Erdgas und Flüssigkeit verbrauchen wirdSauerstoff.

Zwei BE-4-Triebwerke werden die erste Stufe der Vulcan-Rakete antreiben. Beamte sagen, dass der BE-4 vollständig vom Unternehmen über die United Launch Alliance finanziert wird. Die Finanzierung durch die Luftwaffe wird die Fortschritte des Unternehmens bei der Integration des BE-4-Triebwerks in die Vulcan-Trägerrakete unterstützen.

Aerojet Rocketdyne bewirbt den AR1 aufgrund seiner Pulvermischung und Größe als den einfachsten Ersatz für den RD-180. Zwei AR1-Motoren sind erforderlich, um die Leistung eines RD-180-Motors mit zwei Düsen auf einem Atlas V zu erreichen.

ULA-Führungskräfte sagen, dass das BE-4-Triebwerk von Blue Origin, einem von Amazon.com gegründeten unternehmerischen Raumfahrtunternehmen, schneller einsatzbereit und letztendlich einfacher für die Wiederverwendung wiederzugewinnen sein wird.

Während der RD-180-Motor den Vorteil von mehr als 60 erfolgreichen Starts hatte, war es an der Zeit, in den USA in die heimische Produktion ähnlicher Motoren zu investieren.

BE-4 soll seine Validierung 2017 abschließen, und ULA strebt den Erstflug der Vulcan-Rakete bis Ende 2019 an.

Die Air Force finanziert auch den Bau im Weltraum für die Behausung von Astronauten bei der Erforschung des Weltraums und bei Satellitendiensten.

ULA arbeitet weiterhin sowohl mit Blue Origin als auch mit Aerojet Rocketdyne zusammen. Es begleitet zwei Varianten der nächsten Generation amerikanischer Triebwerke, weshalb sich das Unternehmen mit zwei der weltweit führenden Raumfahrtunternehmen zusammenschließt.

ULA behält den AR1-Motor von Aerojet Rocketdyne als BackupMöglichkeit. Die endgültige Auswahl wird Ende 2016 erwartet.

Finanzielle Verpflichtungen der Air Force gegenüber Aerojet Rocketdyne und ULA werden nach dem 29. Februar 2016 offen, nachdem ähnliche Vereinbarungen mit SpaceX und Orbital ATK getroffen wurden. Neues Feststoffraketen-Booster-Projekt von Orbital ATK für die Vulcan-Rakete von ULA und für einen eigenen Launcher, wird auch Orbital ATK-Finanzierung erh alten.

Schatten im Weltraum aus den "Wolken" der Erde

Russische RD-180-Motoren haben in den USA keine Alternative. Jim Meiser, Vizepräsident von Aerojet Rocketdyne, glaubt, dass die Vereinigten Staaten der Entwicklung ihrer eigenen Sauerstoff-Kerosin-Prototypen nicht genug Aufmerksamkeit schenken.

Er sagte, dass Amerika bei der Entwicklung solcher Antriebssysteme definitiv hinter den Russen und Chinesen stehe. Er erwähnte auch, dass die Vereinigten Staaten bereits einen Sauerstoff-Kerosin-Motor entwickelt haben, der in Betrieb ist Merlin 1D. Es wird von SpaceX hergestellt. Nur jetzt steht es in seinen Eigenschaften dem RD-180 in nichts nach.

Das ist natürlich völliger Unsinn, denn terrestrische Wolken können keinen Schatten ins All werfen. Aber im politischen Sinne werden sie leider verworfen.

USA: Industrielle ruhig, Politiker besorgt

Ein hochrangiger Beamter der US-Luftwaffe sagt, er werde den Start nationaler Sicherheitssatelliten an Bord der Atlas-V-Rakete der United Launch Alliance einstellen, wenn das Finanzministerium glaubt, dass russische Triebwerksimporte nicht gegen US-Sanktionen verstoßen.

Zuvor fragte Senator John McCain die Air Forceum zu beweisen, dass die jüngste Umstrukturierung der russischen Raketen- und Raumfahrtindustrie den Kauf von RD-180-Triebwerken nicht zu einer Verletzung der US-Sanktionen macht, die 2014 gegen russische Beamte verhängt wurden.

US-Regierungsbehörden, angeführt vom Finanzministerium, werfen einen neuen Blick auf die RD-180-Lieferungen. Und wir sind bereit, uns nicht an Sanktionen zu h alten. Das Erden der Atlas V würde ein größeres Hindernis für das Pentagon darstellen als zu kämpfen.

McCain hielt eine Militärplatzanhörung ab, in der er die Luftwaffe aufforderte, ein neues Rechtsgutachten einzuholen, dass der Import von RD-18O gegen US-Sanktionen verstößt, die nach der Annexion der ukrainischen Halbinsel Krim gegen russische Beamte verhängt wurden.

McCain hob zwei hochrangige russische Beamte hervor: den stellvertretenden russischen Ministerpräsidenten Dmitri Rogosin und Sergei Chemezov, Berater des russischen Präsidenten Wladimir Putin. Bis vor kurzem waren sie Beobachter im Weltraumsektor. Obwohl sie finanziell nicht vom Verkauf des RD-180 profitieren, wurden sie sanktioniert.

28. Dezember, auf Anordnung von Putin, wird der russische Raumfahrtsektor neu organisiert. Diese Umstrukturierung führt zu Anpassungen in der russischen Raumfahrtindustrie und der Weltraumagentur Roskosmos unter einer neuen staatlichen Körperschaft, auch Roskosmos genannt.

McCain stellte fest, dass diese Organisation derzeit von Rogosin geleitet wird; Auch Chemezov hat etwas damit zu tun. Rogosin und Chemezov gehörten zu den ersten russischen Beamten, die während der Ukrainekrise Sanktionen erhielten. Weder eins nochder andere kann nicht in die USA einreisen. Ihr Vermögen wurde eingefroren.