El RD-180 ( РД-180, Ракетный Двигатель-180, Rocket Engine-180 ) es un motor de cohete diseñado y construido en Rusia. Cuenta con una cámara de combustión dual , diseño de boquilla dual y es alimentado por una mezcla RP-1 / LOX . Actualmente, los motores RD-180 se utilizan para la primera etapa del vehículo de lanzamiento Atlas V estadounidense .
País de origen | Rusia |
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Primer vuelo | 2000-05-24 |
Diseñador | NPO Energomash |
Fabricante | NPO Energomash |
Solicitud | Aumentador de presión |
Predecesor | RD-170 |
Estado | En uso |
Motor de combustible líquido | |
Propulsor | LOX / RP-1 |
Proporción de mezcla | 2,72 (73% O2, 27% RP-1) |
Ciclo | Combustión escalonada |
Configuración | |
Cámara | 2 |
Relación de boquilla | 36,87 |
Actuación | |
Empuje (vac.) | 4,15 MN (930.000 libras) |
Empuje (SL) | 3,83 MN (860.000 libras · pie) |
Gama del acelerador | 47-100% |
Relación empuje-peso | 78,44 |
Presión de la cámara | 26,7 MPa (3870 psi) |
Yo sp (vac.) | 338 segundos (3,31 km / s) |
Yo sp (SL) | 311 s (3,05 km / s) |
Flujo de masa | 1250 kg / s |
Quemar tiempo | 270 segundos |
Dimensiones | |
Largo | 3560 mm (140 pulgadas) |
Diámetro | 3150 mm (124 pulgadas) |
Peso en seco | 5.480 kg (12.080 libras) |
El RD-180 se deriva de la línea RD-170 / RD-171 de motores de cohetes, que se utilizaron en el vehículo de lanzamiento Soviético Energia y todavía se utilizan en los vehículos de lanzamiento Zenit ucranianos .
Historia
Las raíces del motor de cohete RD-180 se remontan al proyecto del vehículo de lanzamiento de Energía Soviética . El RD-170, un motor de cuatro cámaras, fue desarrollado para su uso en los propulsores con correa para este vehículo, que finalmente se utilizó para levantar el orbitador Buran . Este motor se redujo a una versión de dos cámaras combinando los dispositivos de combustión del RD-170 con turbomáquinas de tamaño medio. Después de un desempeño exitoso en pruebas de motores en un banco de pruebas y acuerdos de alto nivel entre el gobierno de EE. UU. Y el gobierno de Rusia , los motores se importaron a EE. UU. Para su uso en el Lockheed Martin Atlas III , con el primer vuelo en 2000. El motor también es utilizado en el Atlas V de United Launch Alliance , el sucesor del Atlas III. [1]
El motor tiene características de diseño similares [ aclaración necesaria ] al NK-33 , que fue desarrollado por una oficina diferente ( Kuznetzov ) casi una década antes.
Problemas de disponibilidad de 2014-2015
Las dudas sobre la fiabilidad de la cadena de suministro del RD-180 surgieron tras la intervención militar rusa en Ucrania en marzo de 2014. Durante más de 13 años desde que el motor se utilizó por primera vez en el vehículo de lanzamiento Atlas III en 2000, nunca hubo ningún peligro grave. al suministro de motores, a pesar de un historial desigual de las relaciones entre Estados Unidos y Rusia desde la Guerra Fría . Pero el empeoramiento de las relaciones entre Occidente y Rusia después de marzo de 2014 ha provocado varios bloqueos autoinfligidos, incluida una orden judicial de corta duración de los tribunales estadounidenses que no estaban claros sobre el alcance de las sanciones estadounidenses sobre la importación del motor ruso. [2]
El 13 de mayo de 2014, el viceprimer ministro ruso , Dmitry Rogozin, anunció que "Rusia prohibirá a los Estados Unidos utilizar motores de cohetes de fabricación rusa para lanzamientos militares" [3], una carga útil frecuente del vehículo de lanzamiento ULA Atlas V , que impulsa su primer etapa con un solo motor RD-180 que se gasta después de cada vuelo. [4] En respuesta, la Fuerza Aérea de los EE. UU. Ha pedido a la Corporación Aeroespacial que comience a evaluar alternativas para alimentar la etapa de refuerzo Atlas 5 con motores que no sean RD-180. Las primeras estimaciones de 2014 indicaban que se necesitarían cinco años o más para reemplazar el RD-180 en el Atlas V. [5]
A pesar de que el gobierno ruso podría cortar el suministro a la ULA de importados RD-180 motores, el Congreso de Estados Unidos , con el apoyo que emerge de la Fuerza Aérea , ha llegado en torno a una visión que no sería ventajoso para el gobierno de Estados Unidos para poner en marcha una línea de producción estadounidense para producir el RD-180, principalmente porque necesitaría una licencia del gobierno ruso. Sin embargo, el Congreso de EE. UU. Está abogando por el inicio de un nuevo programa de motores de cohetes de hidrocarburos en EE. UU., Para instalar un nuevo motor para 2022. [6]
En junio de 2014, Aerojet Rocketdyne propuso que el gobierno federal de los Estados Unidos "financiara un sistema de propulsión de cohetes totalmente nuevo de origen estadounidense", el motor de cohete de empuje de queroseno / LOX AR-1 de clase de 2.200 kilonewton (500.000 lbf) . A junio de 2014[actualizar], La proyección inicial de Aerojet era que el costo de cada motor sería inferior a 25 millones de dólares por par de motores, sin incluir el costo de desarrollo estimado de hasta mil millones de dólares que financiará el gobierno de los Estados Unidos. Aerojet creía que el AR-1 podría reemplazar al RD-180 en la flota de vehículos de lanzamiento fungibles evolucionados de EE. UU . Y que sería más asequible. [7]
El 21 de agosto de 2014, la Fuerza Aérea de los EE. UU. Publicó una solicitud oficial de información (RFI) para un reemplazo del RD-180. La RFI busca información sobre "propulsión de refuerzo y / o opciones de material del sistema de lanzamiento que podrían ofrecer soluciones rentables y comercialmente viables para los requisitos de lanzamiento actuales y futuros del Espacio de Seguridad Nacional (NSS). El Comando Espacial de la Fuerza Aérea (AFSPC) está considerando una adquisición estrategia para estimular el desarrollo comercial de sistemas de propulsión de refuerzo y / o sistemas de lanzamiento para aplicaciones de elevación espacial de la clase de vehículos de lanzamiento fungibles evolucionados (EELV) ". El día anterior, United Launch Alliance había recibido dos RD-180, el primero desde la anexión rusa de Crimea . No está claro cuándo o si comenzaría el reemplazo del RD-180, y la RFI solicitó información sobre varias opciones, incluida la similitud con el motor ruso, si vendría en una nueva configuración y el uso de "vehículos de lanzamiento alternativos" para la misión EELV. [8]
En 2014, RD-Amross vendía los RD-180 (a ULA) por 23,4 millones de dólares cada uno. [9]
En enero de 2015, Orbital Sciences Corporation recibió todos los permisos necesarios de organismos gubernamentales para la entrega de 60 motores de NPO Energomash. [10]
El 24 de diciembre de 2015, United Launch Alliance anunció que hizo un pedido para que el vehículo de lanzamiento Atlas V utilizara más motores RD-180, además de los 29 motores que la compañía había ordenado antes de que se introdujeran las sanciones de Estados Unidos contra Rusia en Crimea. y pocos días después de que el Congreso de los Estados Unidos levantara la prohibición del uso de motores rusos para llevar barcos estadounidenses al espacio. [ cita requerida ]
Producción estadounidense del RD-180
United Launch Alliance (ULA) anunció en febrero de 2015 que estaba considerando emprender la producción estadounidense del motor ruso RD-180 en la planta de fabricación de cohetes de Decatur , Alabama. Los motores fabricados en EE. UU. Se usarían solo para lanzamientos civiles y comerciales del gobierno (NASA) y no se usarían para lanzamientos militares de EE. UU. Este proyecto potencial es un plan de respaldo para el trabajo de desarrollo de nuevos motores que ULA está llevando a cabo con Blue Origin en el BE-4 . [11] Actualmente, ULA produce motores RD-180 en sociedad con Pratt & Whitney , donde el ingeniero jefe Robert Vangiessen supervisa la producción. Está previsto que la producción finalice a finales de 2021.
Reemplazo del motor RD-180 en el vehículo de lanzamiento Atlas de EE. UU.
Como resultado de las consideraciones geopolíticas y políticas de los EE. UU. A medida que avanzaba el 2014, United Launch Alliance inició un esfuerzo para considerar el posible reemplazo del motor RD-180 suministrado por Rusia utilizado en el amplificador de primera etapa del ULA Atlas V.Contratos formales de estudio se emitieron en junio de 2014 a varios proveedores de motores de cohetes de EE. UU. [12]
En septiembre de 2014, ULA anunció que ha entrado en una asociación con Blue Origin para desarrollar el BE-4 LOX / metano motor para reemplazar el RD-180 en un nuevo refuerzo de la primera etapa que sucederá al Atlas V . En ese momento, el motor ya estaba en su tercer año de desarrollo por parte de Blue Origin, y ULA esperaba que la nueva etapa y el motor comenzaran a volar no antes de 2019. Dos de los motores BE-4 de 2,400 kilonewton (550,000 lbf ) de empuje se utilizará en el nuevo propulsor del vehículo de lanzamiento. [12]
Dynetics y Aerojet Rocketdyne (AJR) también han ofrecido su motor cohete AR1 alimentado con hidrocarburos como reemplazo del RD-180. [13] [14] El CEO de ULA, Tory Bruno, dijo a principios de 2015 que tanto la opción AR-1 como la fabricación en EE. UU. Del RD-180 por ULA bajo licencia son opciones de respaldo de la opción principal que ULA está buscando con Blue Origin BE -4 motor. [11] En marzo de 2016, la Fuerza Aérea de EE. UU. Había firmado contratos de desarrollo con AJR y Blue Origin para proporcionar fondos para el desarrollo de motores para ambos motores. [15]
A partir de enero de 2020[actualizar], no se espera que ningún reemplazo vuele antes de 2021. [16]
Al 25 de mayo de 2020 (20 años desde el primer lanzamiento del Atlas LV con RD-180), se han entregado 116 motores a los EE. UU., Se han realizado 90 lanzamientos, todos ellos reconocidos como exitosos.
Diseño y especificaciones
Las cámaras de combustión del RD-180 comparten una sola unidad de turbobomba, al igual que en su predecesor, el RD-170 de cuatro cámaras . El RD-180 se alimenta con una mezcla de RP-1 / LOX y utiliza un ciclo de combustión por etapas de alta presión extremadamente eficiente . El motor funciona con una relación de oxidante a combustible de 2,72 y emplea un prequemador rico en oxígeno, a diferencia de los diseños típicos estadounidenses ricos en combustible. La termodinámica del ciclo permite que un prequemador rico en oxígeno proporcione una mayor relación potencia-peso , pero con el inconveniente de que el oxígeno gaseoso a alta presión y alta temperatura debe transportarse por todo el motor. Los movimientos de las toberas del motor están controlados por cuatro actuadores hidráulicos . El motor se puede estrangular del 47% al 100% del empuje nominal. [17]
Aplicaciones
A principios de la década de 1990, la División de Sistemas Espaciales de General Dynamics (luego comprada por Lockheed Martin ) adquirió los derechos para usar el RD-180 en el Vehículo de Lanzamiento Expendable Evolucionado (EELV) y el programa Atlas . Como estos programas fueron concebidos para apoyar los lanzamientos del gobierno de los Estados Unidos, así como los lanzamientos comerciales, también se dispuso que el RD-180 fuera coproducido por Pratt & Whitney . Sin embargo, toda la producción hasta la fecha se ha realizado en Rusia. El motor se vende actualmente a través de una empresa conjunta entre el desarrollador y productor ruso del motor NPO Energomash y Pratt & Whitney, llamado RD Amross .
El RD-180 se implementó por primera vez en el vehículo Atlas IIA-R, que era el vehículo Atlas IIA con el motor ruso (de ahí el R) que reemplazaba al motor principal anterior. Este vehículo más tarde pasó a llamarse Atlas III . Se llevó a cabo un programa de desarrollo adicional para certificar el motor para su uso en el modular básico común Booster etapa primaria del cohete Atlas V .
Usos prospectivos
Se propuso utilizar el RD-180 [18] con una nueva familia de vehículos de lanzamiento espaciales rusos Rus-M , propuesto por los contratistas de Roskosmos , [19] [20] pero el programa fue cancelado por la Agencia Espacial Rusa en octubre de 2011. [ 21]
En marzo de 2010, Jerry Gray, consultor del Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica y la Asociación de Investigación Espacial de Universidades y ex profesor de ingeniería aeroespacial en la Universidad de Princeton , sugirió usar el RD-180 para un posible vehículo de lanzamiento de carga pesada de la NASA. Para aquellos que podrían estar preocupados por la dependencia excesiva de Rusia, señaló que RD Amross estaba "muy cerca de producir una versión del RD-180 construida en EE. UU., Y con alguna infusión de fondos de la NASA podría estar fabricando ese motor (y quizás incluso 1.700.000 lbf o 7,6 MN de empuje equivalente al RD-170) en unos pocos años ". [22]
Alternativa prospectiva
En febrero de 2010, a pesar de la disponibilidad de la documentación necesaria y los derechos legales para producir RD-180 en los Estados Unidos, la NASA está considerando el desarrollo de un motor de etapa central autóctono que sería "capaz de generar altos niveles de empuje aproximadamente iguales o superiores a el rendimiento del motor de fabricación rusa ". La NASA consideró en 2010 producir un motor completamente operativo para 2020 o antes, dependiendo de la asociación con el Departamento de Defensa de EE. UU. [23]
Ver también
- Comparación de motores de cohetes orbitales
- Ciclo de combustión por etapas utilizado en el motor
- Motor derivado RD-191 en desarrollo para el cohete Angara
- RD-0124 utilizado en Soyuz-2.1b
- RD-107 utilizado en los misiles R-7 Semyorka y Soyuz FG
- RD-58 de la etapa superior RP-1 / LOX motor utilizado en el cohete N-1 , derivados utilizados en la Proton y Zenit cohetes
Referencias
- ^ ¡ Los motores que vinieron del frío! . Corporación de Televisión del Canal Cuatro. 2000 . Consultado el 19 de mayo de 2014 .
- ^ Foust, Jeff (12 de mayo de 2014). "Reemplazo del RD-180" . The Space Review . Consultado el 13 de mayo de 2014 .
- ^ "Rusia responde a las sanciones de Estados Unidos sobre Ucrania" . Noticias ITV . 13 de mayo de 2014 . Consultado el 13 de mayo de 2014 .
- ^ Gopal Ratnam y Henry Meyer (13 de mayo de 2014). "Rusia prohíbe la venta de motores de cohetes a militares estadounidenses" . Bloomberg . Consultado el 28 de diciembre de 2014 .
- ^ de Selding, Peter B. (19 de mayo de 2014). "Las estimaciones sobre el tiempo necesario para reemplazar el RD-180 varían ampliamente" . Noticias espaciales . Consultado el 16 de mayo de 2014 .
- ^ "El apoyo crece para el nuevo motor de cohetes de Estados Unidos" . Semana de la aviación . 26 de mayo de 2014 . Consultado el 27 de mayo de 2014 .
- ^ Butler, Amy (3 de junio de 2014). "Aerojet Rocketdyne apunta a $ 25 millones por par para motores AR-1" . Semana de la aviación . Consultado el 16 de junio de 2014 .
Aerojet Rocketdyne tiene como objetivo un costo de $ 20-25 millones por cada par de nuevos motores AR-1 mientras la compañía continúa presionando al gobierno para que financie un nuevo sistema de propulsión de cohetes de origen estadounidense ... El esfuerzo para construir un nuevo , 500.000 libras. El sistema de propulsión de empuje de oxígeno líquido / queroseno tardaría unos cuatro años desde la adjudicación del contrato y costaría aproximadamente entre 800 millones y 1.000 millones de dólares. Tal motor está previsto para el cohete Atlas V de United Launch Alliance (ULA), así como para el Antares de Orbital. … [Nosotros] 'creemos que [el AR-1 estará] a la par - si no mejor - que el rendimiento del RD-180. También creemos que será más asequible ''.
- ^ http://www.airforcetimes.com/article/20140821/NEWS04/308210050/Air-Force-issues-RFI-new-rocket-engine-replace-Russian-made-model [ enlace muerto ]
- ^ Reuters En el trato del Pentágono con los rusos, grandes ganancias para la pequeña empresa de Florida, noviembre de 2014 .
- ^ "EE.UU. comprará 60 motores de cohetes rusos por valor de $ 1 mil millones - empresa" . itar-tass.com . Consultado el 10 de abril de 2018 .
- ^ a b Fleischauer, Eric (7 de febrero de 2015). "El CEO de ULA habla de desafíos, planes de planta de motores para Decatur" . Decatur Daily . Consultado el 9 de febrero de 2015 .
- ^ a b Ferster, Warren (17 de septiembre de 2014). "ULA invertirá en Blue Origin Engine como reemplazo del RD-180" . Noticias espaciales . Consultado el 19 de septiembre de 2014 .
- ^ http://aviationweek.com/defense/aerojet-rocketdyne-targets-25-million-pair-ar-1-engines
- ^ "Spaceflight Now - Últimas noticias - Aerojet Rocketdyne dice que el motor AR1 es el más adecuado para Atlas 5" . spaceflightnow.com . Consultado el 10 de abril de 2018 .
- ^ http://spaceflightnow.com/2016/03/07/ulas-candidates-to-replace-rd-180-engine-win-air-force-funding/
- ^ [1] Archivado el 18de octubre de 2018en la Wayback Machine , Alan Boyle, 10 de octubre de 2018.
- ^ Atlas V Launch Services User's Guide (PDF) (Rev. 11 ed.). Centennial, CO: United Launch Alliance. Marzo de 2010. págs. A8-9 . Consultado el 6 de diciembre de 2020 .
- ^ http://survincity.com/2013/08/roscosmos-designing-a-new-space-rocket-complex-rus/
- ^ "РИА Наука - РИА Новости" . Rian.ru. Archivado desde el original el 8 de septiembre de 2012 . Consultado el 28 de diciembre de 2014 .
- ^ "Rus M: RD-180" . Russianspaceweb.com . Consultado el 28 de diciembre de 2014 .
- ^ "Repuesto para cohete Soyuz enlatado por Rusia" . Vuelo espacial ahora. 7 de octubre de 2011 . Consultado el 8 de octubre de 2011 .
- ^ "Sentar las bases para la exploración espacial humana - SpaceNews.com" . spacenews.com . 29 de marzo de 2010 . Consultado el 10 de abril de 2018 .
- ^ "Los planes de propulsión de la NASA resuenan con algunos en la industria de cohetes" . SpaceNews.com . Consultado el 28 de diciembre de 2014 .
enlaces externos
- Página de Astronautix.com en RD-180
- Página RD-180 (en ruso) en NPO Energomash
- Especificaciones y diseño del RD-180 (en ruso)
- ¡Los motores que vinieron del frío! , Equinox , Channel Four Television Corporation , 2000. Video documental sobre el desarrollo del motor cohete ruso del NK-33 y sus predecesores para el cohete N1, el desarrollo del ciclo de combustión por etapas y el eventual resurgimiento de los años 90 que condujo al RD-180 motor vendido al proveedor de lanzamiento estadounidense Lockheed Martin para el Atlas III. (La historia del NK-33 comienza a las 24: 15-26: 00 (el programa se cerró en 1974); el resurgimiento de la década de 1990 y la eventual venta de los motores restantes del almacenamiento comienza a las 27:25; primer uso como RD-180 en un cohete de EE. UU. lanzamiento en mayo de 2000.)