19 декабря на сайте "Армия и технологии" прочитала статью ( "РД-171МВ - тяга в чудовищные 800 тонн. Россия провела испытания мощнейшего ракетного двигателя современности.")
Не менее интересные разъяснения были приведены и в обсуждении читателей под статьёй. Но не затронут был вопрос юридической принадлежности наших разработок ракетных двигателей (РД). И за скобками остался краеугольный камень - вопрос : если США не могли и не могут технически повторить РД-180, ну не могут и всё, то как они технически достигли полётов на Луну ? Или это была другие США? Как теперь либер-тролли аргументируют любую зраду : "Это другое..."
Я взяла на себя смелость сложить небольшой обзор по РД.
Итак, приступим.
18 декабря 2020 года сообщили, что НПО "Энергомаш" провел первое полноразмерное огневое испытание самого мощного в мире жидкостного ракетного двигателя РД-171МВ.
Все параметры в норме.
Самый мощный в мире двигатель – 246 тысяч лошадиных сил. Это в пять раз больше, чем мощность двигателей атомного ледокола. При массе в 10 тонн тяга двигателя превысит 800 тонн (на уровне моря). Эта огромная мощь спрессована в одном ракетном двигателе – РД-171МВ. Именно он позволит вывести ракету «Союз-5» («Иртыш») с полезной нагрузкой к Луне и к Марсу. В НПО «Энергомаш» полным ходом идет разработка нового космического двигателя.
Характеристики двигателя:
Масса: 10 300 кг.
Высота: 4150 мм.
Диаметр: 3565 мм.
Тепловая мощность, выделяемая камерой сгорания - 7 млн киловатт, что сравнимо с мощностью крупной гидроэлектростанции.
Двигатель может быть многоразовым, так как один экземпляр РД-171М был испытан без съёма со стенда более 20 раз, двигатели РД-171М прошли 900 огневых испытаний общей наработкой свыше 100 000 секунд, ресурс РД-171МВ будет ещё выше.
Данный двигатель является дальнейшем развитием двигателя РД-173 (РД-171М), родственника советского РД-170 (для сравнения - его тяга на уровне моря была -740 тонн).
Его (РД-170) создавали для ракеты «Энергия», которая должна была стать частью комплекса «Энергия — Буран». Говоря совсем просто, двигатель должен был выводить в космосе советский челнок — аналог американского шаттла. Развал СССР похоронил и сам корабль, и огромную ракету. Но вот двигатель не только их пережил, но и породил целое семейство разных изделий, одно из которых — РД-180 — американцы до сих пор используют на первой ступени своей ракеты «Атлас V»
РД-171МВ отличается от базовой версии новой системой регулирования, а также многими новыми технологическими и конструктивными решениями, отработанных при эксплуатации двигателей РД-180. (Больной темы российской космонавтики).
РД-171МВ представляет собой жидкостный двигатель закрытого цикла с дожиганием окислительного генераторного газа после турбины, оснащенный четырьмя камерами сгорания и работающий на паре кислород-керосин, разрабатывался для нового ракета-носителя среднего класса «Союз-5» (Иртыш), разработка которого уже завершена и ракету собирают для тестового запуска в 2022 году.
(Следует упомянуть, что принцип дожигания окислительного генераторного газа впервые был предложен выдающимся конструктором авиа и ракетных двигателей Николаем Дмитриевичем Кузнецовым и реализован в лунном двигателе НК-33)
Ракета-носитель "Союз-5" (Иртыш).
В справках об этой ракете-носителе говорится:
"Разработка ракеты среднего класса "Союз-5" (Иртыш) взамен производимой на Украине ракеты "Зенит" началась в 2016 году.
На первой ступени "Союза-5"(Иртыша) планируется использовать двигатель РД-171МВ – модернизированный двигатель от первой ступени ракеты "Зенит", на второй – РД-0124МС – модернизированный двигатель от третьей ступени ракеты "Союз-2.1б", вместо производившегося на Украине двигателя РД-120 для "Зенита".
В июле 2018 года "Роскосмос" заключил государственный контракт с РКК "Энергия" (головной разработчик ракеты "Союз-5"(Иртыш) ) на 61,2 миллиарда рублей на создание и испытание ракеты "Союз-5". В рамках летных испытаний в 2023-2025 годах с космодрома Байконур предполагается выполнить не менее трех пусков "Союза-5". На первой ракете в конце 2023 года должны запустить макет космического аппарата. После окончания летных испытаний до 2036 года планируется осуществлять не менее двух пусков "Союза-5" в год. Изготавливать ракету будет РКЦ "Прогресс"."
Ракета "Енисей" - ракета сверхтяжёлого класса.
Кроме того, двигатель РД-171МВ будет использоваться на первой ступени сверхтяжелой ракеты «Енисей», разрабатываемой корпорацией «Энергия» в соответствии с указом президента РФ.
Предлагались несколько вариантов архитектуры такой ракеты с общими особенностями и компонентами. Первую ступень «Енисея» предлагается выполнить в виде пакета из нескольких ступеней «Иртыша» с двигателями РД-171МВ. «Царь-двигатель» также может быть использован на одноблочной второй ступени. Ближайшие годы планируется использовать для проектирования и отработки необходимых изделий. Первый полет «Енисея» состоится ориентировочно в 2028 г.
Характеристики ракеты "Енисей".
При использовании первой ступени с шестью двигателями РД-171МВ ракета «Енисей» будет иметь:
- массу более 3100 т
- сможет выводить на НОО (низкую орбиту) нагрузку не менее 100 т.
Для ГСО (геостационарной орбиты) нагрузка будет составлять 25-30 т. Ракета с такими характеристиками может использоваться при организации межпланетных миссий.
Комментирует Игорь Арбузов, генеральный директор НПО «Энергомаш»:
- Двигатель РД-171МВ действительно самый мощный в мире, потому что уже базовая версия, которая создавалась нашими предшественниками - и РД-170, и РД-171М, - не имела аналогов в мире по своей тяге и всем остальным характеристикам. Кроме этого, благодаря тем возможностям, которыми сегодня обладает КБ, применение современных технологий позволяет создать еще более совершенную версию двигателя. И это будет, на наш взгляд, одно из лучших решений по двигателям такой тяги. Для реализации программы в НПО «Энергомаш» применяются самые современные технологии. На предприятии проводится глобальная реконструкция. Происходит масштабное техническое переоснащение предприятия и повышение квалификации рабочих".
двойной клик - редактировать изображение
Кроме того, на НПО "Энергия" ведутся разработки метанового двигателя РД-169.
«Двигатель получил название РД-169. Это фактически новый двигатель, создающийся на основе тех знаний, которые мы формировали с начала 2000-х годов», — заявил упомянутый выше Игорь Арбузов в прошлом году. Более того, по его словам интерес к разработке уже проявили другие страны. «Наших китайских коллег очень интересует вопрос совместной разработки метанового двигателя. Мы рассматриваем такой вариант, как возможность привлечения дополнительных инвестиций в создание метанового двигателя с последующим, как вариант, лицензионным соглашением по его производству в Китае»
Из истории. РД-180 - Тяжёлая утрата...
Многое из того, что создается в России, как правило, было разработано в СССР, но тогда чуть-чуть не успели завершить проект или запустить его, поэтому сейчас идет переделка старого, или модернизация.
РД-180 не исключение.
Это располовиненный советский жидкостный ракетный двигатель (ЖРД), работающий на смеси керосина с кислородом, - РД-170.
Как отмечено выше, четырехкамерный двигатель закрытого типа РД-170 был создан КБ "Энергомаш"в 1981 году для ракеты-носителя сверхтяжелого класса "Энергия", что вывела в космос многоразовый космический корабль "Буран" в 1988 году.
двойной клик - редактировать изображение
двойной клик - редактировать изображение
На фото: гордость советской космонавтики: ракета-носитель "Энергия" и многоразовый космический корабль "Буран" и Борис Каторгин - генеральный директор и генеральный конструктор НПО "Энергомаш" с 1991 по 2005 годы.
Кому принадлежат права на двигатель РД-180. 21 декабря 2020 года Госдума говорит - права - наши.
Почему Россия только продает США космические двигатели РД-180, а не использует их сама ?
Двигатель РД-180 также был создан КБ "Энергомаш", но уже не в СССР, а в России. Времена были трудные - лихие 90-е, приходилось выживать. Заказы в России отсутствовали, поэтому на базе уникального РД-170 решили создать более легкий двигатель, предназначенный для тяжелых ракет, которому на тот момент не было аналогов в мире, как нет и сейчас, и предложить его на внешнем рынке.
В 1995 году компания Локхид Мартин (США) искала поставщика качественных и дешевых двигателей для запуска ракет "Атлас", используемых для военных и коммерческих целей, объявила конкурс.
Вот для участия в данном конкурсе двигатель РД-180 и создавался, так утверждает Борис Каторгин - генеральный директор и генеральный конструктор НПО "Энергомаш" с 1991 по 2005 годы. При этом, создание космического двигателя для США, как и для любого другого иностранного государства, было изначально невозможно без разрешения от высшего руководства страны.
Нет никаких сомнений, что еще до начала создания ЖРД РД-180 была достигнута договоренность об его экспорте из России между Кремлем и представителями США.
13 января 1996 год - НПО “Энергомаш” стало победителем в конкурсе на разработку ЖРД для модернизированной РН «Атлас IIAR » компании Локхид Мартин (США). 5 июня 1996 год - НПО "Энергомаш" и фирма "Pratt&Whitney" , основанная еще в 1860 г., подписали контракт о совместной разработке и изготовлении опытных образцов, испытании и сертификации нового российского бустерного двигателя РД-180.
14 июля 1996 года данный контракт вступил в силу.
15 ноября 1996 год - проведено первое огневое испытание ЖРД РД-180, разрабатываемого для первой ступени американской РН "Атлас IIAR", на стенде НПО “Энергомаш” в Химках.
1997 год - учреждена компания "РД-Амрос" (RD Amross LLC) — совместное предприятие НПО "Энергомаш" и американской компании "Pratt & Whitney" (подразделение United Technologies) на паритетных началах.
В 1997 году производитель "Атлас" компания Lockheed Martin договорилась с "РД-Амрос" о поставке в общей сложности 101 двигателя за $1 млрд.
То есть права на продажу ЖРД РД-180 в США принадлежат компании "РД-Амросс".
А права на ЖРД РД-180 принадлежат компании "Pratt&Whitney", которая воспользовавшись тяжелым материальным положением НПО "Энергомаш", смогла навязать ей свои кабальные условия. Причем детали договора до сих пор хранятся в тайне.
Естественно, что фирма "Pratt & Whitney" не пошла бы на совместную разработку, не вложила свои деньги, если не получила особых прав на ЖРД РД-180. А средства пришлось вложить немалые. При создании РД-180 из РД-170 очень многое пришлось изменить.
При создании двигателя РД-180 вдвое сократился расход компонентов топлива, поэтому необходимо было перепроектировать турбонасосный агрегат и ряд агрегатов автоматики. По первоначальной оценке унификация двигателей РД-180 и РД-180 составляла 75 %. Однако в процессе отработки двигателя РД-180 по техническому заданию "Локхид Мартин" были найдены более совершенные, нежели примененные в двигателе РД-170, конструкторские решения по ряду агрегатов, в том числе изменена конструкция направляющего аппарата насосов, улучшены условия работы подшипников турбонасосного агрегата, увеличен к.п.д. агрегатов подачи, разработан новый подбаковый разделительный клапан.
Кроме того, фланцевая конструкция газогенератора заменена сварной, а схема двигателя упрощена.
Многие, из указанных узлов и агрегатов, запатентованы международным патентным правом и принадлежат США, точнее "Pratt & Whitney" . Конечно, данные разработки осуществлял "Энергомаш", но на американские деньги и на условиях компании "Pratt & Whitney", которые она диктовала.
То есть права на ЖРД РД-180 принадлежат "Pratt & Whitney", более того, данная компания получила права на производство двигателя РД-180 в США, чем она захотела воспользоваться, но не смогла задуманное осуществить .
Об этом руководство "Pratt & Whitney" изначально предупреждал академик, генеральный директор НПО "Энергомаш" Борис Каторгин, вот его слова.:
"Американцы думали, что они начнут с нами работать, а года через четыре будут сами воспроизводить РД-180. Я им сразу сказал: вы затратите больше миллиарда долларов и десять лет. Четыре года прошло, и они говорят: да, надо шесть лет. Прошли еще годы, они говорят: нет, надо еще восемь лет. Прошло уже семнадцать лет, и они ни один двигатель не воспроизвели. Им сейчас только на стендовое оборудование для этого нужны миллиарды долларов. У нас на «Энергомаше» есть стенды, где в барокамере можно испытывать тот же двигатель РД-170, мощность струи которого достигает 27 миллионов киловатт. "
Вот почему «Пратт энд Уитни» вынуждена производить РД-180 в России, на НПО "Энергомаш".
Сейчас в США с помощью РД-180 осуществляют запуск ракеты-носителя Атлас-5, то есть все запуски в космос военных космических аппаратов, в том числе спутников-шпионов, а также коммерческие запуски.
Старый контракт истек, все двигатели по нему поставлены, причем поставлялись они по уникально низкой цене. Но замены РД-180 у США нет до сих пор.
Поэтому Штаты вынуждены были заключить новый договор с НПО "Энергомаш" на дополнительное производство РД-180, но уже по более высокой цене. Поставки рассчитаны до 2022 года.
В России же двигатели РД-180 хотели установить на Ракеты "Русь-МТ-50" и ""Ангара", но получили отказ от "Pratt & Whitney" , по условиям контракта наша страна не может изготавливать РД-180 для своих целей, а должна закупать его у данной американской компании.
двойной клик - редактировать изображение
(На фото: ракета "Ангара". Двигатель первой ступени «Ангары» — РД-191.)
В результате начали разработку аналога - двигателя РД-180В в 10-е годы, но не преуспели в этом, так как проект "Русь-М" закрыли совсем. А на "Ангару" установят ЖРД РД-191, который представляет собой одну четверть от того же РД-170.
Китай несколько лет назад изъявил желание приобрести ЖРД РД-180, но дальше разговоров дело не продвинулось, что также говорит о том, что Россия не может сама распоряжаться двигателями РД-180.
Не отспорив права на двигатель РД-180 Россия разработала РД-191.
В результате для ракеты "Ангара А5" в России был разработан и полетел Двигатель первой ступени РД-191. Это уникальный по своим характеристикам двигатель.
27 августа 2020 года генеральный директор НПО "Энергомаш" Игорь Арбузов сообщил СМИ, что в Роскосмосе прошла защита технического проекта РД-191М. В настоящий момент в КБ "Энергомаша" идет разработка конструкторской документации, которая будет в том числе подготовлена в виде электронной 3D-модели. Затем конструкторская документация будет передана на серийный завод в Пермь на ПАО "Протон-ПМ", где сейчас началась подготовка производства и организация серийного производства РД-191М.
Первый доводочный образец двигателя должен быть собран в конце 2021 года, огневые испытания предполагаются в середине 2022 года с тем, чтобы в 2023 году начать поставки для "Ангары-А5М". Мощности, которые сегодня создаются в Перми, позволяют обеспечить объем выпуска не менее 40 двигателей в год.
А 21 декабря 2020 года Госдума одобрила в первом чтении законопроект, разрешающий правительству РФ использовать иностранные изобретения без согласия патентообладателей. Инициативу единогласно поддержали 373 депутата нижней палаты российского парламента... Значит, РД 180 вернут домой!
Фантомный двигатель F-1...или фантомные боли.
Что же касается второго по мощности ЖРД в мире из когда-либо созданных - американского F-1, устанавливавшегося на первой ступени РН «Сатурн-5» , то следует подчеркнуть, что его габариты больше РД-170 в 1,5 раза. РД-170 намного экономнее расходует топливо, поскольку построен по схеме закрытого цикла в отличие от F-1, использующего более простой, но менее эффективный открытый цикл, а также за счет большего в 3,5 раза давления в камерах сгорания.
На что двигатель F-1 годился и годится, так это только на то, чтобы фотографироваться рядом с ним.
двойной клик - редактировать изображение
Американцы не смогли создать необходимый для полета на Луну мощный двигатель. Они изначально пошли по неверному пути, начали создавать данный двигатель с одной камерой сгорания, которая имела диаметр один метр. Королев знал об этом, поэтому он в начале 60-х сказал, что планы США создать такой двигатель обречены на неудачу. Так как в СССР еще в середине 50-х годов установили, что если камера сгорания имеет диаметр более 430 мм, то невозможно достичь равномерного горения ракетного топлива, что неизбежно ведет к аварии. Поэтому советские двигатели имели диаметр камеры сгорания, как правило, 380 мм.
Кроме того, двигатель F-1 имел абсурдную конструкцию стенки камеры сгорания и сопла, которая состояла из множества спаянных между собой трубок из никелевого сплава инконель Х-750. Этот сплав никогда раньше и никогда позднее не применялся в ракетных двигателях. Он использовался только в F-1. Примитивная и крайне опасная в столь сложной конструкции трубчатая система сопла тоже после F-1 канула в небытие. А иначе и быть не могло, спаянные "на соплях" трубки были не в состоянии выдержать гигантских нагрузок, они бы разлетелись на части.
Просто при том уровне развития материаловедения данный факт доказать не могли, а сейчас это специалистам очевидно. В современных ракетных двигателях используется полостная конструкция стенок, разработанная еще в те времена в СССР.
То есть американцы не могли никуда полететь на ракете Сатурн-5, так как не смогли создать необходимый для полета на Луну мощный двигатель.
