Материал из РУВИКИ — свободной энциклопедии

РД-180

Для этого термина существует аббревиатура «РД», которая имеет и другие значения, см. РД.
РД-180
Модель двигателя РД-180
Модель двигателя РД-180
Тип жидкостный ракетный двигатель
Топливо керосин
Окислитель жидкий кислород
Камер сгорания 2
Страна Россия
Использование
Время эксплуатации 2000 год — настоящее время
Применение «Атлас III и Атлас V» (первая ступень)
Производство
Конструктор НПО Энергомаш имени академика В. П. Глушко
Время создания 1994—1999 гг.
Производилось 1999—н.в.
Массогабаритные
характеристики
Полная масса 5950 кг
Сухая масса 5480 кг
Высота 3600 мм
Диаметр 3200 мм
Рабочие характеристики
Тяга 423,4/390,2 тс
Удельный импульс 338,4/311,9 с
Время работы 270 c
Давление в камере сгорания 261,7 кгс/см² (253,3 атм)
Логотип РУВИКИ.Медиа Медиафайлы на РУВИКИ.Медиа

РД-180 — разработанный в России для поставок на экспорт жидкостный ракетный двигатель. В дальнейшем двигатель также стал использоваться для запуска и отечественных ракет[1].

Разработкой проекта занимались специалисты предприятия «НПО Энергомаш», главным конструктором проекта был назначен Борис Иванович Каторгин[1].

Работы по созданию двигателя начались в 1990-е годы на основе двигателей РД-170 и РД-171М[1].

В 1996 году НПО «Энергомаш» с проектом РД-180 стало победителем международного конкурса на разработку и поставку двигателя первой ступени для американской ракеты-носителя «Атлас»[1].

История

РД-180 был создан в середине 1990-х годов на основе жидкостного ракетного двигателя РД-170[2] под руководством Бориса Ивановича Каторгина, работы по нему начались в 1994 году[3], 15 ноября 1995 года состоялось первое огневое испытание[4], а в 1996 проект РД-180 выиграл конкурс на создание и продажу двигателей для РН США «Атлас-3» и «Атлас-5»[5]. Создание РД-170 и 171 велось в 1976-1987 годах, они конструировались для использования в таких РН, как «Энергия» и «Зенит»[6].

Разработка модифицированной версии двигателей РД-170[3] и РД-171М сумела обойти несколько других проектов, в том числе и своего российского конкурента НК-33, созданием которого занимались в Самаре[1].

Основными преимуществами РД-180 стали высокий удельный импульс и широкий диапазон изменения тяги (от 100 % до 47 %, по некоторым испытаниям до 40 %), что дало возможность использовать этот двигатель на всех ракетах семейства «Атлас»[1]. В пользу выбора проекта сыграла и возможность глубокого дросселирования (снижения давления) тяги двигателя в полёте[7].

Контракт был подписан летом 1996 года, а уже к ноябрю стартовали первые испытания прототипа; весной 1997 года начали тестировать уже штатный двигатель. В течение этого и следующего годов проводились испытания двигателя в составе ракеты-носителя заказчика на территории США[1]. Тогда же было заявлено о намерении заказчика приобрести 101 двигатель этого типа[3].

Весной 1999 года завершились работы по сертификации для ракет «Атлас-3», в 2001 — для «Атлас-5». Первые пуски «Атлас-3» с использованием двигателей РД-180 начались в 2000 году, спустя 4 года после получения контракта на его разработку. Летом 2002 года начались пуски ракет «Атлас-5» с применением этого двигателя[1].

В 2003 году сотрудникам «НПО Энергомаш», возглавлявшим работы по проекту, была вручена Государственная премия РФ по науке и технике. Награды удостоились Б. И. Каторгин, В. К. Чванов, С. С. Головченко, В. Н. Худяков, Ф. Ю Челькис, В. И. Семёнов[1]. По данным на 2021 год, «Энергомаш» вошла в структуру Роскосмоса, продолжая свои работы по дальнейшему усовершенствованию двигателей[8].

Количество двигателей и пусков

По данным на 2018 год, был совершён 81 пуск ракет с использованием двигателей этого типа[1].

Всего по контракту на 2018 год было поставлено около 100 готовых двигателей для РН «Атлас-3» и «Атлас-5»[1].

20 декабря 2019 года ракета-носитель «Атлас V» с российскими двигателями РД-180 запустила с авиабазы на мысе Канаверал на орбиту космический корабль CST-100 Starliner компании Boeing[9][10].

16 апреля 2021 года Роскосмос сообщил об отправке в США последней партии из 6 двигателей РД-180[11][12]. Всего в рамках контракта было поставлено 122 двигателя, что на 20 % превысило первоначально запланированные объёмы[3].

По данным на 2022 год, было совершено 98 полётов с использованием РД-180[3].

Двигатели РД-180 производятся и используются для российских ракет, они могут применяться для аппаратов среднего, тяжёлого и сверхтяжёлого классов[3]. В частности, его запланировано использовать для ракеты «Союз-6»[13].

Описание

РД-180 представляет собой двухкомпонентный ракетный двигатель, использующий в качестве основного горючего керосин, а в качестве окислителя — сжиженный кислород. Относится к двигателям закрытого типа, с дожиганием окислительного газа[1].

Управление вектором тяги осуществляется при помощи качания каждой из камер двигателя в двух плоскостях[14][1].

Руководитель программы разработки РД-180 Борис Иванович Каторгин имеет ряд высоких научных званий и степеней, в 2012 году был награждён премией «Глобальная энергия». В основу этого двигателя легло одно из его важнейших изобретений — антипульсационные перегородки из специальных форсунок для камер сгорания жидкостного ракетного двигателя[15].

По словам отраслевых специалистов, американской стороной предпринимались попытки освоить производство данного двигателя самостоятельно, но они не увенчались успехом[16]. Сложности оказались связаны с тем, чтобы воспроизвести металлический сплав, применяемый в данном двигателе, способный выдержать крайне высокие нагрузки по температуре и давлению. Подача керосина с высоким давлением в среде, обогащённой кислородом, является разрушительной для большинства сплавов и практически для всех, известных в США. РД-180 потребляет около 1, 25 тонн топлива в секунду, в одной камере двигателя сгорает около 0,6 тонны топлива в секунду, это происходит с выделением большого количества энергии и скачкообразным изменением температуры, что и создало проблемы при попытках скопировать двигатель[17].

Основные параметры

В открытых источниках имеется ряд основных параметров двигателя РД-180[1]:

Топливо — керосин+кислород (RP-1)

Тяга, земная/пустотная — 390,2/423,2 тс

Удельный импульс, земной/пустотный — 3 064,6/3 325,1 м/с

Давление в камере сгорания — 261,7 кгс/см2

Масса, сухая/залитая — 5180/5480 кг

Высота — 3600 мм

Диаметр — 3200 мм.

Конструкция

Двигатель состоит из[18]:

  • двух камер сгорания,
  • турбонасосного агрегата,
  • бустерного насосного агрегата горючего,
  • бустерного насосного агрегата окислителя,
  • газогенератора,
  • регулятора расхода горючего в газогенераторе, дросселя окислителя, дросселя горючего, пуско-отсечных клапанов окислителя и горючего,
  • блока баллонов, двух ампул с пусковым горючим, пускового бачка,
  • системы рулевых приводов, системы приводов автоматики, блока управления автоматикой и датчиков системы аварийной защиты,
  • рамы двигателя, донного экрана, теплообменника для подогрева гелия на наддув бака окислителя.

Массовое соотношение окислителя и горючего — 2,72, дросселирование возможно в диапазоне 40—100 %.

Русь-М

РД-180В для первой ступени планировалось использовать в новой разработке — серии российских ракет-носителей «Русь-М»; в различных модификациях ракеты могло использоваться от 1 до 5 двигателей, однако проект был приостановлен[19].

Основные миссии с использованием двигателя

Двигатель РД-180 на испытательном стенде в Космическом Центре Маршалла (США)

Космические запуски с использованием РД-180 включают миссию к Плутону «Новые горизонты» (2006), миссию к Луне LRO (2009), аппараты для исследования Солнца «Обсерватория солнечной динамики» (2010) и Solar Orbiter (2020), миссию к Юпитеру «Юнона» (2011), миссии к Марсу MRO (2005), «Марсианская научная лаборатория» (2011), MAVEN (2013)[20].

Позднее РД-180 также был использован для программ InSight (2018)[21] и «Марс-2020» (2020)[22], миссию за грунтом астероида OSIRIS-REx (2016), миссию по изучению троянских астероидов Юпитера «Люси» (2021)[23][24].

В конце 2018 года проект носителя с шестью боковыми блоками, оснащёнными РД-171, и одним центральным, снабжённым РД-180, был выбран в качестве базового облика новой российской сверхтяжёлой ракеты. Готовность ракеты планируется на 2027 год, а пуск носителя — на 2028 год с космодрома «Восточный»[25].

В культуре

Для стендового моделизма, изготовления диорам и художественного оформления помещений выпускаются[26] модели двигателя РД-180, которые могут быть использованы как для крепления на макетах ракет-носителей[27], так и для самостоятельного экспонирования[28]. Также выпускаются сувенирные модели[29].

См. также

Примечания

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Чванов В. К., Судаков В. С., Лёвочкин П. С., 2018.
  2. ↑ Каторгин Б. И., Стернин Л. Е. Главный конструктор ракетных двигателей и систем // Вестник Российской академии наук : журнал. — 2008. — № 8. — С. 738.
  3. ↑ 1 2 3 4 5 6 Игорь Чёрный. Лучший в своем классе. Роскосмос (17 апреля 2022). Дата обращения: 31 января 2024.
  4. ↑ Кирилл Петухов. Ракетостроитель рассказал о первом огневом испытании двигателя РД-180. Химки СМИ (1 декабря 2021). Дата обращения: 31 января 2024.
  5. ↑ Международная энергетическая премия «Глобальная энергия» 2012 года // Вестник Российской академии наук : журнал. — 2012. — № 8. — С. 772.
  6. ↑ П. С. Левочкин, В. С. Судаков. Жидкостный ракетный двигатель РД-180: история разработки, состояние, программы и перспективы. Государственный музей истории космонавтики имени К. Э. Циолковского (2013). Дата обращения: 31 января 2024.
  7. ↑ Алексей Заквасин, Елизавета Комарова. «Непревзойдённые по своим характеристикам»: почему США будет сложно заменить российские ракетные двигатели. Russia Today (6 сентября 2021). Дата обращения: 31 января 2024.
  8. ↑ Михаил Котляр. «Надумают докупить еще — пусть обращаются». Газета.ру (4 сентября 2021). Дата обращения: 31 января 2024.
  9. ↑ Илья Ферапонтов. Корабль Starliner поднял орбиту на 50 километров для подготовки к посадке. N+1 (21 декабря 2019). Дата обращения: 31 января 2024. Архивировано 21 декабря 2019 года.
  10. ↑ Корабль Starliner впервые стартовал к МКС в беспилотном режиме. ТАСС (20 декабря 2019). Дата обращения: 31 января 2024. Архивировано 29 декабря 2019 года.
  11. ↑ Последние по действующему контракту российские ракетные двигатели РД-180 передали США. ТАСС (16 апреля 2021). Дата обращения: 31 января 2024.
  12. ↑ Новости. Шесть двигателей РД-180 отправятся в США. Роскосмос (16 апреля 2021). Дата обращения: 31 января 2024. Архивировано 16 апреля 2021 года.
  13. ↑ Алексей Латышев, Елизавета Комарова. «Технологическое чудо»: в России начались работы по адаптации двигателя РД-180 для ракеты «Союз-6». Russia Today (22 апреля 2020). Дата обращения: 31 января 2024.
  14. ↑ РД-180 – ракетный двигатель для РН «Атлас». Ключ на старт. Дата обращения: 31 января 2024.
  15. ↑ Борис Каторгин (Россия) 2012. Глобальная энергия (1 декабря 2012). Дата обращения: 31 января 2024.
  16. ↑ Президент «Курчатовского института»: американцы пытались разгадать «рецепт» сплава ракетных двигателей РД-180, но не смогли. ixbt.com (9 апреля 2023). Дата обращения: 31 января 2024.
  17. ↑ Александр Ситников. Советский ракетный двигатель РД-180: почему американцы не смогли собрать его даже с документами. Брянское региональное отделение Российского Союза ветеранов (30 марта 2019). Дата обращения: 31 января 2024.
  18. ↑ ЖРД РД-180. lpre.de. Дата обращения: 31 января 2024.
  19. ↑ Разработка двигателя для ракеты «Русь-М» полностью приостановлена. Lenta.ru (19 июня 2013). Дата обращения: 31 января 2024. Архивировано 25 июня 2021 года.
  20. ↑ Что представляет собой ракетный двигатель РД-180? Аргументы и факты (1 марта 2016). Дата обращения: 31 января 2024.
  21. ↑ «Конструкция великолепна»: Маск похвалил двигатель из Химок. Газета.ру (23 декабря 2018). Дата обращения: 31 января 2024.
  22. ↑ Марсоход НАСА отправился в космос на российском двигателе. Комсомольская правда (30 июля 2020). Дата обращения: 31 января 2024.
  23. ↑ Накануне запуска: межпланетная станция Lucy. Военное обозрение (15 октября 2021). Дата обращения: 31 января 2024.
  24. ↑ Георгий Шамуев. Обратная тяга: на чем США и Европа будут летать в космос после разрыва отношений с РФ. Hi-tech Mail.ru (11 апреля 2022). Дата обращения: 31 января 2024.
  25. ↑ Российская сверхтяжелая ракета получит РД-180. Lenta.ru (25 декабря 2018). Дата обращения: 31 января 2024. Архивировано 25 декабря 2018 года.
  26. ↑ Макет жидкостного ракетного двигателя РД-180. Макетная студия Рондо. Дата обращения: 31 января 2024.
  27. ↑ Ракетомодель с двигателем РД-180. YouTube. Дата обращения: 31 января 2024.
  28. ↑ Ракетный двигатель РД 180 1:50. Reference Model. Дата обращения: 31 января 2024.
  29. ↑ Ракетный двигатель РД-180 макет. Макетно-конструкторское бюро Ex-Models. Дата обращения: 31 января 2024.

Литература

Ссылки

Источник — https://ru.ruwiki.ru/w/index.php?title=РД-180&oldid=1178056607