محركات الصواريخ الروسية RD-180: المواصفات

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

كانت محركات الصواريخ الروسية RD-180 موضع خلاف بين الشركتين الأمريكيتين United Launch Alliance (ULA) وشركة Orbital Sciences المنافسة. الأول يمنع الأخير من شراء محركات لصواريخ أنتاريس.

صراع الجبابرة

كان السبب وراء ذلك هو مشاركة Orbital Sciences في عمليات شراء المناقصات الحكومية. تمنع ULA المنافسين بشكل غير قانوني من شراء محركات RD-180 من شركتين. هؤلاء هم مقاول RD Amross - SNPPO Energomash - والوسيط الأمريكي Pratt & Whitney Rocketdyne. الأول ينتج محرك الصاروخ RD-180 الذي يعمل بالوقود السائل المطلوب. تزود المكونات الأخرى للولايات المتحدة.

المحرك الوحيد الذي يعمل بالوقود السائل RD-180 مناسب على النحو الأمثل لمشتريات العطاء التي أعلنت عنها حكومة الولايات المتحدة. وفقًا للخبراء ، فإن خصائص هذه المكونات مثالية لمركبات الإطلاق الثقيلة واحتياجات ناسا.

ما هو محرك الصاروخ RD-180

RD-180 هو مشتق من غرفتين من أربع غرف RD-170 المستخدمة من قبل Zenit. محركات الصواريخ التي تعمل بالوقود السائليحزم الحارق اللاحق ذو الدورة المغلقة RD-180 الأداء العالي والراحة وقابلية إعادة الاستخدام لـ RD-170 في حجم يتناسب مع متطلبات محرك مركبة الإطلاق القابلة للاستهلاك أطلس V Evolved.

RD-180 - محرك هيدروليكي لتشغيل صمام التحكم وناقل دفع الانحراف في المحاور ، مع بضغط الهواء لتشغيل الصمام ونظام التفريغ: إطار الدفع لتوزيع الحمل مكتفٍ ذاتيًا كجزء من المحرك. يستخدم المحرك في البداية الرصاص LOX ، مع الاحتراق اللاحق لغاز المولد و LOX ، الغني بمحرك التوربينات الغازية. لذلك ، حدد زيادة في الأداء بنسبة 10 في المائة مقارنة بالدعم التشغيلي للمحركات الأمريكية وافتراض تشغيل نظيف وقابل لإعادة الاستخدام.فقط في التجميع الرئيسي ، تتطلب المضخة التوربينية والمضخة الداعمة التطوير للتوسع من RD-120 و RD- 170. تم أخذ جميع المكونات الأخرى مباشرة من RD-170.

تم تطويرRD-180 في 42 شهرًا بجزء بسيط من تكلفة تصميم محرك جديد نموذجي في الولايات المتحدة. يعمل المحرك على وسيط Atlas III ومعزز Atlas V قياسي.

RD-180 مجهز بزوجين من غرف الاحتراق والفوهات. تم تطوير المحرك وإنتاجه من قبل جمعية البحث والإنتاج الروسية Energomash. يستخدم الكيروسين كوقود ، والأكسجين السائل عامل مؤكسد. بلغت تكلفة محرك الصاروخ RD-180 في عام 2010 9 ملايين دولار.

وصف البناء

1. وقود الصواريخ LOX / الكيروسين
2. غرفتا دفع (gimbals +8 درجات).
3. كتلة واحدة غنية بالأكسجين أمام الموقد.
4. تجميع الضغط العالي THA.
5. مضخة وقود ذات مرحلتين.
6. مضخة أكسجين أحادية المرحلة.
7. توربين واحد.
8. الاشتعال الذاتي.
9. الأنظمة الهيدروليكية المستقلة (الصمامات ، TVC) تعمل بالكيروسين من مضخة الوقود.
10. نظام مراقبة الصحة والتنبؤ بالحياة
11. الإعداد الآلي للرحلة (بعد التثبيت على السيارة ، تتم جميع العمليات تلقائيًا من خلال الإطلاق).
12. تصغير الواجهة من منصة الإطلاق والمركبات (الأنظمة الهوائية والهيدروليكية ، والألواح الكهربائية المتكاملة المستقلة ، وإطار الدفع لتبسيط الواجهة الميكانيكية).
13. عمليات صديقة للبيئة مع عامل مؤكسد غني يبدأ الإشعال المسبق للموقد ، بالإضافة إلى أوضاع بدء وإغلاق المؤكسد التي تقضي على فحم الكوك والكيروسين الملوث غير المحترق.
14. 50-100٪ اختناق مستمر يخضع لمسار الوقت الحقيقي المحتمل وفحص مطابقة المحرك في الموقع قبل بدء الإصلاح.
15. 80٪ أجزاء RD-170.
16. غرفة الباريك: 256 ، 6 بار
17. عامل المنطقة: 36 ، 4.
18. نسبة الدفع إلى الوزن: 77 ، 26.
19. نسبة الوقود المؤكسد: 2 ، 72.

المحرك RD-180. ميزات

• الثقل النوعي: 5480 كجم (12080 رطلاً).
• الارتفاع: 3.6 م (11.67 قدمًا)
• القطر: 3.2 م (10.33 قدم)
• الدافع المحدد: 337.8 ثانية.
• الدافع المحدد عند مستوى سطح البحر: 311.3 ثانية
• وقت التسجيل: 270 ثانية.
• الإطلاق الأول: 2000

التاريخ

في نوفمبر 1996 ، أجرت جمعية إنتاج Energomash الاختبار الأول لـ RD-180. تم إعلان فوز المحرك في المناقصات الخاصة بتركيبه في مركبة الإطلاق أطلس التابعة لشركة لوكهيد مارتن الأمريكية. كان هذا ضروريًا لسحب السفن الواعدة المأهولة. منذ ذلك الحين ، أصبحت محركات RD-180 هي الأكثر طلبًا.

المحرك قابل لإعادة الاستخدام. زودت الإدارة المتطورة شركة NPO Energomash بصفقات موثوقة تقريبًا أسطورية مع الولايات المتحدة. في ديسمبر 2012 ، تم تسليم عقد يمنح الشركة ضمانًا لإنتاج المحركات حتى عام 2019. كل الإنتاج يتركز في روسيا

إنشاء بديل لـ RD-180 في الولايات المتحدة

الأحداث الأوكرانية أدت إلى عقوبات حدت من القدرة على استخدام محركات الصواريخ الروسية للولايات المتحدة. يجب استبدال RD-180 بنظير أمريكي الصنع. في ديسمبر 2014 ، تم تمرير تعديل من قبل مجلس النواب. حظرت استخدام الروسية RD-180s. سيستمر شراء المحرك بموجب عقد التوريد الحالي حتى عام 2019 بين Energomash و ULA.

على الرغم من التعاون المستمر وتسليم RD-180 بموجب الاتفاقيات الحالية ، أمر وزير الدفاع الأمريكي بإنهاء التعاون مع روسيا والعملية الانتقاليةللأجزاء الأمريكية. أمريكا ملزمة بالتخلص من التبعية الروسية في المجالات العسكرية والسياسية.

لهذا ، أجاب فرانك كيندال (وزير الدفاع للمشتريات) أن البنتاغون ليس لديه ما يحل محل محركات RD-180 الروسية. كبديل للوضع الحالي ، أعلنت أمريكا عن مناقصة لإنتاج محركاتها الخاصة ذات الخصائص المماثلة على أراضيها.

قال نائب رئيس وزراء روسيا دميتري روجوزين إنه مستعد لإيقاف إمداد أمريكا بمحركات الصواريخ RD-180 و K-33.

كم تكلفة محرك الصاروخ RD-180 للولايات المتحدة

فلنتحدث عن الأسعار. ذكرت SpaceNews أن محرك RD-180 بحاجة إلى الاستبدال. بالنسبة للولايات المتحدة ، سيكلف مثل هذا النزوة 1.5 مليار دولار. ليس مبلغا بسيطا.

ما هي تكلفة محرك RD-180؟ سيستمر مشروع تنفيذ النموذج الأولي بالكامل ست سنوات على الأقل. وفقًا للخبراء ، لا تملك الولايات المتحدة الفرصة للتخلي تمامًا عن استخدام محركات RD-180. من المستحيل حل المشكلة في وقت قصير ، لأن المحركات ستكون جاهزة فقط في عام 2022.

على الرغم من تأكيدات سلاح الجو الأمريكي بأن RD-180s متوفرة بالكمية المطلوبة ، لا يزال هناك نقص. لذلك ، سيتعين تأجيل العديد من عمليات الإطلاق. قد يرتفع الإنفاق في هذا المجال إلى 5 مليارات دولار.بينما تتنافس الولايات المتحدة وتفرض العقوبات ، فإن الصين بالفعل في خط إنتاج RD-180.

منظور

خصص البنتاغون ما لا يقل عن 162 مليون دولار لشركة Aerojet Rocketdyne و United Launch Alliance للعمل فيهامجالات تطوير محركات الصواريخ AR1 و BE-4 ، المرشحين لاستبدال المحرك الروسي الصنع الذي يطير حاليًا بمركبة الإطلاق Atlas V.

يكمل سلاح الجو الأمريكي استثمارًا أوليًا في محركات صاروخية جديدة حيث يسعى الجيش إلى الابتعاد عن اعتماده على محرك RD-180 الروسي المستخدم في Atlas V ، والذي يطلق معظم أقمار الحكومة الأمريكية للاتصالات الآمنة والملاحة وجمع المعلومات الاستخباراتية.تدخل القوات الجوية في شراكة بين القطاعين العام والخاص مع Aerojet Rocketdyne و ULA ، مما يوفر أموالًا للشركات لتمويل تطوير المحرك المشترك.

يواصل الرئيس والمدير التنفيذي لشركة ULA الاجتماع لتحقيق هدف تزويد الولايات المتحدة بأنظمة الإطلاق الأكثر موثوقية وبأسعار معقولة ، مع تطوير محرك جديد يقدم فرصًا جديدة تمامًا لاستخدام الفضاء

اتفاقية مع Aerojet Rocketdyne تغطي تطوير واختبار محرك الصاروخ AR1. هذه وحدة طاقة تحرق خليط الكيروسين والأكسجين السائل. هذه هي نفس مكونات الوقود كما هو الحال في محرك RD-180 لـ Atlas V.

تهدف Aerojet Rocketdyne إلى الحصول على محرك صالح للطيران بحلول عام 2019 ، ولكن من غير المتوقع إطلاقها لأول مرة حتى عام 2020.تلتزم القوات الجوية بما لا يقل عن 115.3 مليون دولار لبرنامج تطوير AR1 بينما تقوم Aerojet Rocketdyne و ULA استثمرت شركة Aerojet Rocketdyne 57.7 مليون دولار بشكل مشترك.

قبل الاختبار ، وصل قرار الحكومة بمواصلة دعم برنامج محرك AR1 إلى 804 مليون دولار - مع 536 مليون دولار من سلاح الجو و 236 مليون دولار من Aerojet Rocketdyne و ULA.

قال دريك في بيان صحفي إن AR1 سيعيد الولايات المتحدة إلى الصدارة في إنتاج محركات الصواريخ النووية التي تعمل بالكيروسين. "إننا نقوم بدمج أحدث التطورات في أحدث التصنيع مع الاستفادة من معرفتنا الغنية بالجيل القادم من المحركات الصاروخية ، ويتم عمل كل شيء لتقديم محركات ستنهي اعتمادنا على مورد أجنبي لإطلاق محرك أمتنا أصول الأمن القومي."

سيتضمن محرك AR1 أجزاء مطبوعة ثلاثية الأبعاد وسيعمل على الأكسجين المخصب مع غاز المولد الاحتراق اللاحق. هذه دورة محرك أكثر كفاءة من المتوفرة حاليًا في الهيدروكربونات السائلة الأخرى في محركات الصواريخ الأمريكية.

محرك BE-4 هو محور القوة الجوية. لتنفيذه ، يتم تخصيص الحقن النقدي. تلتزم القوات الجوية بدفع ما لا يقل عن 46.6 مليون دولار لتحالف الإطلاق المتحد للجيل القادم من صاروخ فولكان. كما وافقت ULA على إضافة 40.8 مليون دولار بموجب شروط الجائزة الحكومية.

حصة الأسد من التمويل المبدئي البالغ 45.800.000 دولار ستذهب نحو تطوير محرك BE-4 ، الذي سيولد 550.000 رطل من الدفع ويستهلك مزيجًا مبردًا من الغاز الطبيعي المسال والسائل.الأكسجين.

محركان من طراز BE-4 سيعززان المرحلة الأولى من صاروخ فولكان. يقول المسؤولون إن BE-4 يتم تمويلها بالكامل من قبل الشركة من خلال United Launch Alliance. سوف يدعم تمويل القوة الجوية تقدم الشركة في دمج محرك BE-4 مع مركبة الإطلاق Vulcan.

تعلن شركة Aerojet Rocketdyne عن AR1 باعتباره البديل الأسهل لـ RD-180 نظرًا لخليط المسحوق وحجمه. مطلوب محركان AR1 لتلبية أداء محرك RD-180 ذو فوهة مزدوجة على Atlas V.

يقول المسؤولون التنفيذيون في ULA إن محرك BE-4 من Blue Origin ، وهي شركة فضاء ريادية أسستها Amazon.com ، ستكون جاهزة بشكل أسرع وستكون في النهاية أسهل في التعافي لإعادة استخدامها.

بينما كان لمحرك RD-180 ميزة أكثر من 60 عملية إطلاق ناجحة ، فقد حان الوقت للاستثمار الأمريكي في الإنتاج المحلي لمحركات مماثلة.

BE-4 من المقرر أن تكتمل عملية التحقق من صحتها في عام 2017 ، وتهدف ULA إلى أول رحلة لصاروخ فولكان بحلول نهاية عام 2019.

تمول القوات الجوية أيضًا البناء في الفضاء الخارجي لإسكان رواد الفضاء في استكشاف الفضاء السحيق وخدمات الأقمار الصناعية.

تواصل ULA العمل مع كل من Blue Origin و Aerojet Rocketdyne. إنه يرافق نوعين مختلفين من الجيل القادم من المحركات الأمريكية ، ولهذا السبب تتعاون الشركة مع اثنتين من شركات الفضاء الرائدة في العالم.

ULA تحتفظ بمحرك Aerojet Rocketdyne AR1 كنسخة احتياطيةاختيار. الاختيار النهائي متوقع في نهاية عام 2016.

الالتزامات المالية للقوات الجوية لشركة Aerojet Rocketdyne و ULA مفتوحة بعد 29 فبراير 2016 بعد أن جاءت اتفاقيات مماثلة مع SpaceX و Orbital ATK.مشروع تعزيز الصواريخ الصلبة الجديد الذي قدمته Orbital ATK لصاروخ ULA's Vulcan و لمشغلها الخاص ، ستتلقى أيضًا تمويل Orbital ATK.

ظل في الفضاء من "غيوم" الأرض

محركات RD-180 الروسية ليس لها بديل في الولايات المتحدة. يعتقد Jim Meiser ، نائب رئيس Aerojet Rocketdyne ، أن الولايات المتحدة لا تولي اهتمامًا كافيًا لتطوير نماذجها الأولية من الأكسجين والكيروسين.

قال إن أمريكا بالتأكيد وراء الروس والصينيين في إنشاء أنظمة الدفع هذه. وأشار أيضًا إلى أن الولايات المتحدة قد طورت بالفعل محركًا يعمل بالأكسجين والكيروسين ، وهو يعمل مع Merlin 1D. يتم تصنيعها بواسطة SpaceX. الآن فقط ، من حيث خصائصه ، لا يقصر عن RD-180.

بالطبع هذا محض هراء ، لأن الغيوم الأرضية لا يمكنها أن تلقي بظلالها على الفضاء. لكن بالمعنى السياسي - للأسف يتم نبذهم

الولايات المتحدة: الصناعيين هادئون والساسة قلقون

قال مسؤول كبير في سلاح الجو الأمريكي إنه سيتوقف عن إطلاق أقمار صناعية للأمن القومي على متن صاروخ أطلس V التابع لشركة يونايتد لانش ألاينس إذا اعتقدت وزارة الخزانة أن واردات المحركات الروسية لا تنتهك العقوبات الأمريكية.

في وقت سابق ، سأل السناتور جون ماكين سلاح الجولإثبات أن إعادة التنظيم الأخيرة في روسيا لصناعة الصواريخ والفضاء لا تجعل شراء محركات RD-180 انتهاكًا للعقوبات الأمريكية التي فرضت على المسؤولين الروس في عام 2014.

تقوم الوكالات الحكومية الأمريكية ، بقيادة وزارة الخزانة ، بإلقاء نظرة جديدة على شحنات RD-180. ونحن مستعدون لعدم الالتزام بالعقوبات. من شأن تثبيت أطلس الخامس أن يخلق عقبة أكبر أمام البنتاغون من القتال.

عقد ماكين جلسة استماع في ميناء فضاء عسكري حيث حث القوات الجوية على الحصول على رأي قانوني جديد بأن استيراد RD-18O ينتهك العقوبات الأمريكية المفروضة على المسؤولين الروس بعد ضم شبه جزيرة القرم الأوكرانية.

خص ماكين مسئولين روسيين رفيعي المستوى: نائب رئيس الوزراء الروسي ديمتري روجوزين وسيرجي تشيميزوف ، مستشار الرئيس الروسي فلاديمير بوتين. حتى وقت قريب ، كانوا مراقبين في قطاع الفضاء. على الرغم من أنهم لا يستفيدون مالياً من بيع RD-180 ، فقد تمت معاقبتهم.

28 ديسمبر ، بأمر من بوتين ، يتم إعادة تنظيم قطاع الفضاء الروسي. تجري عملية إعادة الهيكلة هذه تعديلات على صناعة الفضاء الروسية ووكالة الفضاء روسكوزموس في إطار شركة حكومية جديدة ، تُدعى أيضًا روسكوزموس.

أشار ماكين إلى أن هذه المنظمة يرأسها حاليا روجوزين. Chemezov أيضًا له علاقة بهذا. كان روجوزين وتشيمزوف من بين المسؤولين الروس الأوائل الذين تلقوا عقوبات خلال الأزمة الأوكرانية. لا أحد ولالا يمكن للآخر دخول الولايات المتحدة. تم تجميد الأصول التي يمتلكونها.