Motores de foguete russos RD-180: especificações

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

Os motores de foguete russos RD-180 têm sido um pomo de discórdia entre as duas empresas americanas United Launch Alliance (ULA) e a rival Orbital Sciences. O primeiro impede o segundo de comprar motores para seus mísseis Antares.

Fúria de Titãs

A culpa foi da participação da Orbital Sciences em licitações governamentais. A ULA impede ilegalmente que os concorrentes comprem motores RD-180 de duas empresas. Trata-se do contratante da RD Amross - SNPPO Energomash - e do intermediário americano Pratt & Whitney Rocketdyne. O primeiro produz o motor de foguete de propelente líquido RD-180 necessário. O outro fornece componentes para os Estados Unidos.

O único motor de propelente líquido RD-180 é ideal para compras em licitações anunciadas pelo governo dos EUA. De acordo com especialistas, as características desses componentes são ideais para veículos lançadores pesados e as necessidades da NASA.

O que é o motor de foguete RD-180

RD-180 é um derivado de duas câmaras do RD-170 de quatro câmaras usado pela Zenit. Motores de foguete de combustível líquidoO pós-combustor de ciclo fechado RD-180 embala o alto desempenho, conveniência e reutilização do RD-170 em um tamanho para atender aos requisitos do motor do Atlas V Evolved Expendable Launch Vehicle.

RD-180 – Motor hidráulico para acionar a válvula de controle e vetor de empuxo de deflexão nos gimbals, com pneumática para acionar a válvula e o sistema de purga: a estrutura de empuxo para distribuição de carga é autossuficiente como parte do motor. O motor na partida utiliza chumbo LOX, com pós-combustão do gás do gerador e LOX, rico em acionamento da turbina a gás. Portanto, defina um aumento de desempenho de 10% em comparação com o aumento operacional dos motores dos EUA e assumindo uma operação limpa e reutilizável. Somente na montagem principal, a bomba turbo e a bomba de reforço precisaram de desenvolvimento para escalar a partir do RD-120 e RD-170. Todos os outros componentes foram retirados diretamente do RD-170.

O RD-180 foi desenvolvido em 42 meses por uma fração do custo de um novo projeto de motor típico dos EUA. O motor funciona com um Atlas III intermediário e um booster Atlas V padrão.

RD-180 é equipado com dois pares de câmaras de combustão e bicos. O motor foi desenvolvido e produzido pela associação russa de pesquisa e produção Energomash. O querosene é usado como combustível, o oxigênio líquido é um agente oxidante. O custo do motor de foguete RD-180 em 2010 foi de US$ 9 milhões.

Descrição da construção

1. LOX/Querosene combustível de foguete.
2. Duas câmaras de empuxo (gimbals +8 graus).
3. Um bloco rico em oxigênio na frente do queimador.
4. THA montagem de alta pressão.
5. Bomba de combustível de dois estágios.
6. Bomba de oxigênio de estágio único.
7. Turbina única.
8. Ignição automática.
9. Sistemas hidráulicos autônomos (válvulas, TVC) movidos a querosene de uma bomba de combustível.
10. Sistema de monitoramento de saúde e previsão de vida.
11. Preparação de voo automatizada (após a instalação no veículo, todas as operações são automatizadas até o lançamento).
12. Minimização da interface da plataforma de lançamento e veículos (sistemas pneumáticos e hidráulicos, autônomos, painéis elétricos integrados, estrutura de empuxo para simplificar a interface mecânica).
13. Operações ecologicamente corretas com rico oxidante iniciando a ignição do pré-queimador, bem como os modos de partida e desligamento do oxidante que eliminam o coque e o querosene potencialmente contaminado não queimado.
14. 50-100% de estrangulamento contínuo sujeito a potencial trajetória em tempo real e verificação de correspondência do motor no local antes de lançar a correção.
15. 80% RD-170 partes.
16. Câmara albárica: 256, 6 bar.
17. Fator de área: 36, 4.
18. Relação entre impulso e peso: 77, 26.
19. Relação oxidante-combustível: 2, 72.

Motor RD-180. Características

• Gravidade Específica: 5.480 kg (12.080 lb).
• Altura: 3,6 m (11,67 pés).
• Diâmetro: 3,2 m (10,33 pés).
• Impulso específico: 337,8 s.
• Impulso específico ao nível do mar: 311,3 s
• Tempo de gravação: 270 seg.
• Primeiro lançamento: 2000

Histórico

Em novembro de 1996, a associação de produção Energomash realizou o primeiro teste do RD-180. O motor foi declarado vencedor em licitações para sua instalação no veículo lançador Atlas da americana Lockheed Martin Corporation. Isso foi necessário para a retirada de navios tripulados promissores. Desde então, os motores RD-180 se tornaram os mais procurados.

O motor é reutilizável. A gestão sofisticada proporcionou à NPO Energomash acordos confiáveis quase lendários com os Estados Unidos. Em dezembro de 2012, foi entregue um contrato que dá à empresa garantia para a produção de motores até 2019. Toda a produção está concentrada na Rússia.

Criando um substituto para o RD-180 nos EUA

Os eventos ucranianos levaram a sanções que limitam a capacidade de usar motores de foguete russos para os Estados Unidos. O RD-180 deve ser substituído por um análogo de fabricação americana. Em dezembro de 2014, uma emenda foi aprovada pela Câmara. Proibiu o uso de RD-180 russos. O motor continuará a ser adquirido sob o contrato de fornecimento existente até 2019 entre a Energomash e a ULA.

Apesar da contínua cooperação e entregas do RD-180 sob acordos existentes, o Secretário de Defesa dos EUA ordenou o término da cooperação com a Rússia e a transiçãopara peças americanas. A América é obrigada a se livrar da dependência russa nas esferas político-militares.

A isso, Frank Kendall (Secretário de Defesa para Aquisições) respondeu que o Pentágono não tinha nada para substituir os motores russos RD-180. Como alternativa à situação atual, a América anunciou uma licitação para a produção de motores próprios de características semelhantes em seu território.

O vice-primeiro-ministro da Rússia, Dmitry Rogozin, disse estar pronto para interromper o fornecimento de motores de foguete RD-180 e K-33 para a América.

Quanto custa um motor de foguete RD-180 para os EUA

Vamos falar sobre preços. A SpaceNews informou que o motor RD-180 precisava ser substituído. Para os Estados Unidos, tal capricho custaria US$ 1,5 bilhão. Não é uma quantia pequena.

Quanto custa o motor RD-180? Todo o projeto de implementação do protótipo durará pelo menos seis anos. Segundo especialistas, os Estados Unidos não têm a oportunidade de abandonar completamente o uso de motores RD-180. É impossível resolver o problema em pouco tempo, pois os motores estarão prontos apenas em 2022.

Apesar das garantias da Força Aérea dos EUA de que os RD-180s estão em estoque na quantidade necessária, ainda há uma escassez. Portanto, muitos lançamentos precisarão ser adiados. Os gastos nessa área podem chegar a US$ 5 bilhões. Enquanto os EUA competem e impõem sanções, a China já está na linha de produção do RD-180.

Perspectiva

O Pentágono alocou pelo menos US$ 162 milhões para a Aerojet Rocketdyne e a United Launch Alliance para trabalhar emáreas de desenvolvimento de motores de foguete AR1 e BE-4, candidatos a substituir o motor de fabricação russa que atualmente pilota o veículo lançador Atlas V.

A Força Aérea dos EUA está concluindo um investimento inicial em novos motores de foguete, enquanto os militares procuram se afastar de sua dependência do motor russo RD-180 usado no Atlas V, que lança a maioria dos satélites do governo dos EUA para comunicações seguras, navegação e coleta de informações de inteligência. A Força Aérea firma uma parceria público-privada com a Aerojet Rocketdyne e a ULA, fornecendo fundos corporativos para cofinanciar o desenvolvimento de motores.

O presidente e CEO da ULA continuam a se reunir para atingir o objetivo de fornecer aos Estados Unidos os sistemas de lançamento mais confiáveis pelo preço mais acessível, enquanto desenvolve um novo motor que apresentará oportunidades completamente novas para o uso de espaço.

Acordo com a Aerojet Rocketdyne abrange o desenvolvimento e teste do motor de foguete AR1. Esta é uma unidade de energia que queima mistura de querosene e oxigênio líquido. Estes são os mesmos componentes propulsores do motor RD-180 para Atlas V.

Aerojet Rocketdyne pretende ter um motor em condições de aeronavegabilidade até 2019, mas o primeiro lançamento não é esperado até 2020. A Força Aérea está investindo pelo menos US$ 115,3 milhões no programa de desenvolvimento AR1 enquanto a Aerojet Rocketdyne e a ULA investir conjuntamente US$ 57,7 milhões, disse a Aerojet Rocketdyne em um comunicado.

Antes dos testes, a decisão do governo de continuar apoiando o programa de motores AR1 chega a US$ 804 milhões - sendo US$ 536 milhões da Força Aérea e US$ 236 milhões da Aerojet Rocketdyne e ULA.

"AR1 colocará os EUA de volta na liderança na produção de motores de foguetes nucleares a querosene", disse Drake em um comunicado à imprensa. "Estamos incorporando os mais recentes avanços na fabricação de última geração enquanto capitalizamos nosso rico conhecimento da próxima geração de motores-foguete, tudo está sendo feito para introduzir motores que acabarão com nossa dependência de um fornecedor estrangeiro para lançar o nosso país ativos de segurança nacional."

O motor AR1 incluirá peças impressas em 3D e funcionará com oxigênio enriquecido com pós-combustão do gerador de gás. Este é um ciclo de motor mais eficiente do que atualmente disponível em outros hidrocarbonetos líquidos em motores de foguetes dos EUA.

O motor BE-4 é o foco da Força Aérea. Para sua implementação, são alocadas injeções de caixa. A Força Aérea está comprometida em pagar pelo menos US$ 46,6 milhões à United Launch Alliance pela próxima geração do foguete Vulcan. A ULA também concordou em adicionar US$ 40,8 milhões sob os termos do prêmio do governo.

A maior parte do financiamento inicial de US$ 45.800.000 será destinada ao desenvolvimento do motor BE-4, que gerará 550.000 libras de empuxo e consumirá uma combinação criogênica de gás natural liquefeito e líquidooxigênio.

Dois motores BE-4 impulsionarão o primeiro estágio do foguete Vulcan. Autoridades dizem que o BE-4 está sendo totalmente financiado pela empresa através da United Launch Alliance. O financiamento da Força Aérea apoiará o progresso da empresa na integração do motor BE-4 com o veículo de lançamento Vulcan.

Aerojet Rocketdyne anuncia o AR1 como o substituto mais fácil para o RD-180 devido à sua mistura de pó e tamanho. Dois motores AR1 são necessários para atingir o desempenho de um motor RD-180 de bico duplo em um Atlas V.

Os executivos da ULA dizem que o motor BE-4 da Blue Origin, uma empresa espacial empresarial fundada pela Amazon.com, ficará pronto mais rapidamente e será mais fácil de recuperar para reutilização.

Embora o motor RD-180 tenha tido a vantagem de mais de 60 lançamentos bem-sucedidos, era hora do investimento dos EUA na produção nacional de motores semelhantes.

O BE-4 deve completar sua validação em 2017, e a ULA pretende realizar o primeiro voo do foguete Vulcan até o final de 2019.

A Força Aérea também financia a construção no espaço sideral para a habitação de astronautas na exploração do espaço profundo e serviços de satélite.

ULA continua a trabalhar com Blue Origin e Aerojet Rocketdyne. Acompanha duas variantes da próxima geração de motores americanos, razão pela qual a empresa está se unindo a duas das principais empresas espaciais do mundo.

ULA mantém o motor AR1 da Aerojet Rocketdyne como reservaopção. A seleção final está prevista para o final de 2016.

Os compromissos financeiros da Força Aérea com a Aerojet Rocketdyne e a ULA abrem após 29 de fevereiro de 2016, após acordos semelhantes com a SpaceX e a Orbital ATK. Novo projeto de foguete sólido feito pela Orbital ATK para o foguete Vulcan da ULA e para seu próprio lançador, também receberá financiamento Orbital ATK.

Sombra no espaço das "nuvens" da Terra

Os motores RD-180 russos não têm alternativa nos Estados Unidos. Jim Meiser, vice-presidente da Aerojet Rocketdyne, acredita que os Estados Unidos não estão prestando atenção suficiente ao desenvolvimento de seus próprios protótipos de oxigênio-querosene.

Ele disse que a América está definitivamente atrás dos russos e chineses na criação de tais sistemas de propulsão. Ele também mencionou que os Estados Unidos já desenvolveram um motor de oxigênio-querosene, que está em operação Merlin 1D. É fabricado pela SpaceX. Só que agora, em termos de características, não fica aquém do RD-180.

Claro, isso é um completo absurdo, porque as nuvens terrestres não podem lançar nenhuma sombra no espaço. Mas no sentido político - infelizmente, eles são descartados.

EUA: Industriais calmos, políticos preocupados

Um alto funcionário da força aérea dos EUA diz que vai parar de lançar satélites de segurança nacional a bordo do foguete Atlas V da United Launch Alliance se o Departamento do Tesouro acreditar que as importações de motores russos não violam as sanções dos EUA.

Anteriormente, o senador John McCain perguntou à Força Aéreapara provar que a recente reorganização na Rússia de sua indústria de foguetes e espaço não torna a compra de motores RD-180 uma violação das sanções dos EUA que foram impostas contra autoridades russas em 2014.

As agências governamentais dos EUA, lideradas pelo Departamento do Tesouro, estão dando uma nova olhada nas entregas do RD-180. E estamos prontos para não aderir a sanções. Aterrar o Atlas V criaria um obstáculo maior para o Pentágono do que lutar.

McCain realizou uma audiência no espaçoporto militar onde instou a Força Aérea a obter uma nova opinião legal de que a importação do RD-18O viola as sanções dos EUA impostas às autoridades russas após a anexação da península da Crimeia na Ucrânia.

McCain destacou dois altos funcionários russos: o vice-primeiro-ministro russo Dmitry Rogozin e Sergei Chemezov, conselheiro do presidente russo Vladimir Putin. Até recentemente, eles eram observadores no setor espacial. Apesar de não se beneficiarem financeiramente com a venda do RD-180, eles foram sancionados.

28 de dezembro, por ordem de Putin, o setor espacial russo está sendo reorganizado. Essa reestruturação está fazendo ajustes na indústria espacial russa e na agência espacial Roscosmos sob uma nova corporação estatal, também chamada Roskosmos.

McCain observou que esta organização é atualmente liderada por Rogozin; Chemezov também tem algo a ver com isso. Rogozin e Chemezov estavam entre as primeiras autoridades russas a receber sanções durante a crise ucraniana. Nem um nemo outro não pode entrar nos EUA. Os ativos que eles possuem foram congelados.