Рд-180

История

РД-180 был создан в середине 1990-х годов на основе жидкостного ракетного двигателя РД-170 под руководством Бориса Ивановича Каторгина, в 1996 году проект РД-180 выиграл конкурс на создание и продажу двигателей для РН США «Атлас-3» и «Атлас-5».

В 1996 году право на использование двигателя приобрела компания General Dynamics. Ею он был впервые использован 24 мая года в качестве первой ступени РН «Атлас IIA-R» — модификации ракеты «Атлас IIA»; в дальнейшем ракета была переименована в «Атлас III». После первого запуска была проведена дополнительная работа по сертификации двигателя с целью его использования на универсальном ракетном модуле (англ. Common Booster Core) основной ступени ракеты «Атлас-5». Цена одного двигателя по состоянию на 2010 год составляла 9 млн долл. Таким образом, с начала 1999 года двигатель РД-180 используются в РН «Атлас-3» и «Атлас-5».

РД-180, который использовался на испытательном стенде, был показан на 23-й встрече Большой восьмёрки (июнь 1997 года, Денвер, США).

Так как целью программы использования двигателя являются запуски коммерческих спутников и спутников правительства США, то для соответствия поставок американскому законодательству совместным производителем РД-180 считается Pratt & Whitney. При этом, несмотря на распространяемые в интернет-СМИ и блогах многочисленные слухи, патентные права на конструкцию двигателя принадлежали НПО «Энергомаш» до октября 2019 года (срок действия патента США — 20 лет); на конец 2018 года всё производство двигателя сосредоточено в России.
Продажа осуществлялась совместным предприятием «Pratt & Whitney» и НПО «Энергомаш», называемым СП «РД-Амрос» (англ. RD AMROSS); приобретение и монтаж производились United Launch Alliance (ULA).
C мая 2014 года заключение новых контрактов временно прекращено по постановлению суда, в связи с иском конкурента — компании SpaceX; поставки двигателей по старым контрактам продолжаются.

Непревзойдённый результат

Как отметил в разговоре с RT сотрудник Института космических исследований Российской академии наук Натан Эйсмонт, на данный момент РД-180 является лучшим двигателем в своём классе.

«Этот двигатель по своим качествам не превзойдён. Никто в мире подобные агрегаты делать не умеет и, может быть, такая ситуация не изменится и в будущем, поскольку разработка такого двигателя является довольно длительным и дорогостоящим процессом», — заявил он.

Аналогичного мнения придерживается и руководитель Института космической политики Иван Моисеев.

Эйсмонт подчеркнул, что отличительной чертой РД-180 является его крайне высокая надёжность — все пуски прошли штатно. По его словам, для создания аналогичной установки мало разработать проект (что само по себе стоит больших денег) — нужны ещё годы испытаний и успешной эксплуатации.

«США продолжают их покупать, всё время заявляя при этом, что хотят отказаться и готовят что-то ему на замену. Но пока заменить не получается. Не в последнюю очередь потому, что РД-180 — исключительно надёжный двигатель. Нет ни одной другой разработки, которую можно было бы с ним по этому параметру сопоставить. Он давно находится в эксплуатации, в ходе которой был накоплен огромный опыт. Этот агрегат хорошо себя зарекомендовал», — считает эксперт.

Также по теме

На замену «Протону»: как идёт подготовка к запускам ракеты «Ангара-А5» с космодрома Восточный

В России начали производство новых экземпляров двигателей РД-191, предназначенных для ракеты тяжёлого класса «Ангара-А5». Она будет…

В этих условиях, отмечает Эйсмонт, США не могут себе позволить отказаться от эксплуатации РД-180 из-за политических соображений, поскольку это связано с большими финансовыми рисками.

«Если американцы вдруг откажутся от РД-180, то тогда придётся отказаться и от ракеты Atlas V, а это повлечёт серьёзные финансовые потери, изменения в программе полётов. И в конечном счёте приведёт к увеличению рисков, так как двигатель с тем же уровнем надёжности сейчас ни сделать, ни найти где-то невозможно. Такова объективная реальность», — сказал аналитик.

В свою очередь, военный эксперт Юрий Кнутов в беседе с RT отметил, что использование базы РД-180 для создания «Союза-6» оправдано с экономической точки зрения.

Конструкция

Двигатель состоит из:

• 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 %.

«Постоянные трения вокруг РД-180»

Российские двигатели РД-180 используются для разгона первой ступени одноразовой двухступенчатой ракеты-носителя Atlas V. Договор о поставке был заключён между странами ещё в 1997 году. В 2014-м США был введён запрет на закупки российских двигателей, однако позже он был отменён из-за невозможности найти им замену.

Кроме того, ещё в 2015 году Военно-воздушные силы США объявили о тендере на разработку новых двигателей для ракет-носителей на замену российским РД-180. Общая стоимость контракта составляла $160 млн. Тогда подобный запрос был также продиктован позднее отменённым запретом на использование российских двигателей после 2019 года.

В 2018 году российское НПО «Энергомаш» и американская компания United Launch Alliance (ULA) подписали новый контракт на поставку двигателей РД-180 сроком до 2020 года.

• 12 апреля 2019 года. Сборка ракетного двигателя РД-180 для РН Atlas V в цехе НПО энергетического машиностроения имени академика В.П. Глушко

Военный аналитик журнала «Арсенал Отечества» Алексей Леонков в разговоре с RT отметил, что на протяжении последних лет в США неоднократно поднимался вопрос о прекращении использования РД-180, однако пока Вашингтон не может себе позволить отказаться от них. 

«Вокруг нашего двигателя РД-180 постоянно идут трения о том, чтобы Соединённые Штаты ушли от его использования и сделали что-то своё. Но двигатель, который они делали на замену, к их сожалению, они создать не смогли. В то же время это не отменяет множества космических программ, которые они делают», — отметил эксперт.

На сегодняшний день известно, что несколько компаний занимаются разработкой двигателей для замены российских РД-180. Так, частная компания Blue Origin начала разработку аналога РД-180 ещё в 2011 году, успешные испытания двигателя BE-4 состоялись в 2018-м. Двигатель BE-4 предназначен для ракеты-носителя Vulcan, которая в будущем должна заменить Atlas V и Delta IV. Однако первый старт ракет с новым двигателем ожидается не ранее 2021 года.

Политика введения запретов на использование российских двигателей в США проводится уже на протяжении нескольких лет, подчеркнул в разговоре с RT член Российской академии космонавтики имени Циолковского Александр Железняков, отметив, что Соединённые Штаты продолжают использовать российские двигатели.

«Разговоры о том, чтобы отказаться от использования российских двигателей при запусках спутников, в США ведутся давно. И очень сильны позиции сторонников американских ракетных двигателей как раз в конгрессе. Именно из-за этого появляются подобные запросы, различные законопроекты, касающиеся отказа от российских двигателей», — отметил эксперт.

• Reuters

История

В ноябре 1996 года в производственном объединении «Энергомаш» провели первое испытание РД-180. Двигатель был признан победителем в тендерах для установки его в РН «Атлас» американской Lockheed Martin Corporation. Нужно это было для вывода перспективных пилотируемых кораблей. Именно с этих пор двигатели РД-180 стали наиболее востребованными.

Двигатель имеет возможность многоразового использования. Продуманный менеджмент обеспечил НПО «Энергомаш» практически легендарными надежными сделками с США. В декабре 2012 года был поставлен контракт, обеспечивающий компанию гарантией на производство движков до 2019 года. Все производство сосредоточено в России.

Примечания

1. ↑ Каторгин Б. И., Стернин Л. Е. Главный конструктор ракетных двигателей и систем // Вестник Российской академии наук. — 2008. — № 8. — С. 738.
2. . МГТУ имени Баумана.
3. ↑ Международная энергетическая премия «Глобальная энергия» 2012 года // Вестник Российской академии наук. — 2012. — № 8. — С. 772.
4.  . Reuters (13 марта 2008).
5. Андрей Шипилов. . «Аргумент» (7 июня 2016).
6.  (англ.). . Дата обращения 2 августа 2018.
7.  (англ.). . Дата обращения 2 августа 2018.
8.  (англ.). . Дата обращения 2 августа 2018.
9. Мария Першонкова. . Издательская группа «Закон» (15 февраля 2019).
10. . «РИА Новости» (13 апреля 2018). Дата обращения 18 апреля 2018.
11. . Деловая газета «Взгляд» (2 мая 2014).
12. . lenta.ru. Дата обращения 25 декабря 2018.
13. . «РИА Новости» (11 мая 2011).
14. . «Взгляд» (11 сентября 2012).
15. ↑ Олег Одноколенко. . Независимая газета (04.06.2015). Дата обращения 23 июня 2015., однако он не коснулся уже приобретённых двигателей
16. . РИА Новости (13.05.2014). Дата обращения 23 июня 2015.
17. Eric Fleischauer.  (англ.). Decatur Daily (7 February 2015). Дата обращения 9 февраля 2015.
18. Котов Михаил. . Life.ru (8 марта 2017). Дата обращения 11 марта 2017.
19. . РБК. Дата обращения 13 августа 2018.
20. . ИноТВ. RT (19 января 2018). Дата обращения 26 апреля 2018.
21. . Lenta.ru (22 января 2018). Дата обращения 26 апреля 2018.
22. . Дата обращения 19 февраля 2019.
23. . «Аргументы и факты» (11 февраля 2019).
24. . РИА Новости (11 февраля 2019).
25. Сергей Кузнецов. . N+1 (21 декабря 2019).
26. . ТАСС (20 декабря 2019). Дата обращения 20 декабря 2019.
27. . НПО «Энергомаш» имени академика В. П. Глушко (25 мая 2020).
28. . Lenta.ru (19 июня 2013).

Использование

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),
аппарат для исследования Солнца «Обсерватория солнечной динамики» (2010),
миссию к Юпитеру «Юнона» (2011), миссии к Марсу MRO (2005), «Марсианская научная лаборатория» (2011), MAVEN (2013) и InSight (2018), миссию за грунтом астероида OSIRIS-REx (2016).

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

Ситуация с американским рынком сбыта

В 2008—2009 годах чистый убыток «Энергомаша» от поставок двигателей РД-180 в США составил 880 миллионов рублей или почти 68% всех убытков компании. Счётная палата России выявила, что двигатели продавались только за половину стоимости затрат на их производство. По словам исполнительного директора НПО «Энергомаш» Владимира Солнцева, до 2010 года ракетные двигатели продавались с убытком, поскольку себестоимость производства росла более высокими темпами, чем цена, по которой удавалось наладить сбыт. В 2010—2011 годах был принят ряд мер, и ситуацию удалось выправить.

В связи с ухудшением российско-американских отношений (с 2014) политики обеих стран выдвигали предложения о прекращении поставок двигателя, используемых американцами. В частности, запрет на закупки двигателя введён поправкой Джона Маккейна. С инициативой запрета использования двигателя для военных запусков США выступал зам. председателя Правительства РФ Дмитрий Рогозин.

В качестве замены РД-180 в США рассматривался новый двигатель, на разработку которого Пентагоном выделено[когда?] 160 млн долларов. Однако, ожидается, что он будет готов к использованию не ранее 2019 (или 2025) года.
Альтернативным вариантом является разворачивание производства РД-180, по имеющейся у США лицензии (до 2030 года), на заводе ULA в Декейтере.

В 2014 году был заключён контракт с частной компанией Blue Origin на создание аналога российского РД-180; их новый двигатель BE-4 (в качестве горючего используется метан) был представлен в начале 2017 года; сообщается об успешном продвижении работ.

В августе 2018 директор НАСА Джим Брайденстайн в интервью телеканалу C-Span заявил, что американские разработчики трудятся над тем, чтобы создать альтернативу российским двигателям РД-180.

В январе 2018 года Financial Times со ссылкой на представителей НПО «Энергомаш» заявило о том, что китайская компания Great Wall Industry ведет переговоры о покупке технологии ракетных двигателей; издание отмечало, что РД-180 развивает в три раза большую тягу, чем самый мощный китайский двигатель YF-100, который создан на основе более раннего двигателя РД-120.

В декабре 2018 года глава SpaceX Илон Маск заявил о неловкости факта, что Boeing/Lockheed вынуждены использовать российский двигатель на ракете Atlas, а сам двигатель назвал великолепным.

11 февраля 2019 года Илон Маск сообщил в своём микроблоге в Twitter об удачном испытании двигателя Raptor, сконструированного компанией SpaceX. На испытаниях двигатель показал давление в 268,9 бар, что превышает номинал аналогичной характеристики российского РД-180.

12 февраля 2019 года главный конструктор НПО «Энергомаш» Пётр Левочкин отметил, что двигатель РД-180 сертифицирован с 10% запасом, а это значит, что давление в его камере сгорания может быть выше 280 атмосфер.

20 декабря 2019 года ракета-носитель Atlas V с российскими двигателями РД-180 запустила с авиабазы на мысе Канаверал на орбиту космический корабль CST-100 Starliner компании Boeing.

По состоянию на 25 мая 2020 года (20 лет с момента первого пуска РН «Атлас» с РД-180) в США поставлено 116 двигателей, состоялось 90 пусков, все они признаны успешными.

Что делает Маск

Места для роста ракетным двигателям осталось немного. Законы термодинамики гласят, что получить скорость истечения газов больше трех с половиной километров в секунду уже не получится — разве что перейти на смеси, которые в приличном конструкторском обществе употреблять не принято. Жидкий фтор с водородом и жидким же литием (температурой 180 градусов, заливать в подогретые баки) может, конечно, выдать целых 5320 м/с, но иметь дело с этим химическим кошмаром американские ракетчики в пятидесятые годы отказались. Советские инженеры, правда, смогли разработать РД-301, работавший на паре фтор+аммиак, но в семидесятые годы закрыли и этот проект.

Почему это сложно?

Простая идея повысить рабочее давление, чтобы получить струю помощнее, сталкивается со сложностями реализации. Чтобы увеличить давление, надо повышать и температуру в камере сгорания, а это автоматически влечет за собой потребность в особо прочных материалах. Даже если не брать РД-180, а рассмотреть старенький РД-107 (сделанный для самой первой межконтинентальной ракеты еще в 1950-х), давление в его камере сгорания достигнет шестидесяти атмосфер (то есть как под грузом в шестьсот тонн на квадратный метр) при температуре внутри в 3250 ℃. Стенки камер сгорания в ракетных двигателях делают из жаропрочной стали, но этого недостаточно — камеру сгорания и сопло дополнительно охлаждают циркулирующим за стенками топливом, а конфигурацию пламени внутри специально рассчитывают так, чтобы оно не касалось поверхности. В том же РД-107 стенки грелись «всего» до 380 ℃, поэтому металл сохранял свою прочность и мог противостоять давлению изнутри.

Примечания

1. ↑ Каторгин Б. И., Стернин Л. Е. Главный конструктор ракетных двигателей и систем // Вестник Российской академии наук. — 2008. — № 8. — С. 738.
2. . МГТУ имени Баумана.
3. ↑ Международная энергетическая премия «Глобальная энергия» 2012 года // Вестник Российской академии наук. — 2012. — № 8. — С. 772.
4.  . Reuters (13 марта 2008).
5. Андрей Шипилов. . «Аргумент» (7 июня 2016).
6.  (англ.). . Дата обращения 2 августа 2018.
7.  (англ.). . Дата обращения 2 августа 2018.
8.  (англ.). . Дата обращения 2 августа 2018.
9. Мария Першонкова. . Издательская группа «Закон» (15 февраля 2019).
10. . «РИА Новости» (13 апреля 2018). Дата обращения 18 апреля 2018.
11. . Деловая газета «Взгляд» (2 мая 2014).
12. . lenta.ru. Дата обращения 25 декабря 2018.
13. . «РИА Новости» (11 мая 2011).
14. . «Взгляд» (11 сентября 2012).
15. ↑ Олег Одноколенко. . Независимая газета (04.06.2015). Дата обращения 23 июня 2015., однако он не коснулся уже приобретённых двигателей
16. . РИА Новости (13.05.2014). Дата обращения 23 июня 2015.
17. Eric Fleischauer.  (англ.). Decatur Daily (7 February 2015). Дата обращения 9 февраля 2015.
18. Котов Михаил. . Life.ru (8 марта 2017). Дата обращения 11 марта 2017.
19. . РБК. Дата обращения 13 августа 2018.
20. . ИноТВ. RT (19 января 2018). Дата обращения 26 апреля 2018.
21. . Lenta.ru (22 января 2018). Дата обращения 26 апреля 2018.
22. . Дата обращения 19 февраля 2019.
23. . «Аргументы и факты» (11 февраля 2019).
24. . РИА Новости (11 февраля 2019).
25. Сергей Кузнецов. . N+1 (21 декабря 2019).
26. . ТАСС (20 декабря 2019). Дата обращения 20 декабря 2019.
27. . НПО «Энергомаш» имени академика В. П. Глушко (25 мая 2020).
28. . Lenta.ru (19 июня 2013).

Конструкция

Двигатель состоит из:

• 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 %.

Российский «американец»

РД-180 был разработан специалистами НПО «Энергомаш» имени академика Глушко в 1990-х годах. Агрегат создавался на базе самого мощного в мире советского жидкостного двигателя РД-170, по сравнению с которым у него уменьшены масса (с 9,7 до 5,3 тонны) и тяга (с 7904 кН до 4152 кН).

Проект с самого начала предназначался для экспорта в США. В 1996 году «Энергомаш» победил в тендере на создание двигателей для американской ракеты-носителя среднего класса Atlas III. Впоследствии он также устанавливался на более новую модель Atlas V.

• Американская ракета Atlas V

Первый полёт американских ракет с РД-180 состоялся в мае 2000 года. По информации «Роскосмоса», за прошедшее время в США было поставлено 116 двигателей, произведено 89 пусков — все они признаны успешными. Такая эффективность является уникальной для мировой космонавтики, подчёркивают в корпорации.

Американские ракеты с установленными на них РД-180 используются в основном для запуска коммерческих и правительственных спутников. Помимо этого, с их помощью NASA осуществляло отправку научных миссий по исследованию Плутона, Луны, Солнца, Юпитера и Марса.

Сотрудничество России и США в этой области несколько осложнилось после введения Вашингтоном в 2014 году экономических санкций против Москвы в связи с ситуацией на Украине. Ряд американских политических деятелей выступили тогда за прекращение закупок РД-180.

Также по теме

«Самый мощный в мире»: какими характеристиками будет обладать новый российский ракетный двигатель РД-171МВ

В России началось производство опытных образцов новых ракетных двигателей РД-171МВ, которые считаются самыми мощными в мире….

На фоне ухудшения российско-американских отношений в Соединённых Штатах активизировались попытки создать замену двигателю «Энергомаша». Среди них — проект BE-4 компании Blue Origin, применение двигателей AR1, которые разрабатываются компаниями Dynetics и Aerojet Rocketdyne, а также производство РД-180 на территории США по российской лицензии.

На сегодняшний день ни одна из этих американских разработок не была завершена. Поставка российских двигателей РД-180 не попала под санкции, она продолжает осуществляться в прежнем режиме, отмечают в «Роскосмосе». Там напомнили, что президент американской компании United Launch Alliance Тори Бруно назвал двигатели РД-180 «технологическим чудом».