Разработка
двигателей для первой межконтинентальной баллистической боевой ракеты
Р-7 и семейства космических РН «Восток», «Восход», «Молния»,«Союз»
началась в 1954 году. Разработка таких четырехкамерных
кислородно-керосиновых двигателей с рулевыми камерами для управления
полетом ракеты потребовали решения ряда сложных научно-технических
проблем.
Эти
двигатели обеспечили успешный полет первой межконтинентальной
баллистической ракеты в августе 1957 года, запуск первого искусственного
спутника Земли в октябре 1957 года, полет первого человека в космос в
апреле 1961 года.
С помощью двигателей РД-107 и РД-108 разработки
НПО Энергомаш до настоящего времени надежно обеспечивается выполнение
отечественной программы пилотируемых полетов.
К настоящему
времени были проведены работы по модернизации базовых двигателей РД-107
для первой ступени (основные модернизации – двигатели 8Д74, 8Д728,
11Д511 и 14Д22) и двигателей РД-108 для второй ступени (основные
модернизации – двигатели 8Д75, 8Д727, 11Д512 и 14Д21): всего 18
модификаций для различных программ.
Серийное производство этих
двигателей осуществляется на серийном заводе в Самаре под авторским
надзором Приволжского филиала НПО Энергомаш.
Основные параметры базовых двигателей семейства РД-107 и РД-108
Жидкостной ракетный двигатель с открытой схемой
Топливо: кислород + керосин
Модификации двигателя
РД-107
РД-108
РД-107А (14Д22)
РД-108А (14Д21)
Тяга, земная / пустотная, тс
83 / 102
76 / 96
85,6 / 104
80,8 / 94
Удельный импульс, земной / пустотный, сек
256 / 313
248 / 315
263,3 /320,2
257,7 /320,6
Давление в камере сгорания, кгс/см2
60
52
61,2
55,5
Масса, сухая / залитая, кг
1190 / 1300
1278 / 1402
1090 / 1156
1075 / 1151
Габариты, высота / диаметр, мм
2865 / 1850
2578 / 1850
2578 / 1850
2865 / 1950
Период разработки
1954-1959
1954-1959
1993-2001
1993-2001
Назначение
РН "Восток"
РН "Восток"
РН "Союз"
РН "Союз"
Работы
по проведению модификациям 14Д21 и 14Д22 были начаты в инициативном
порядке в 1986 году. Эскизный проект выполнен в 1993 году. Основой
модификации была новая конструкция смесительной головки, увеличение
удельного импульса. Первый огневые испытания проведены в 1999 г.
(3 двигателя – 20 огневых испытаний). Всего было изготовлено 23
доводочных двигателя и проведено 163 огневых испытаний. Первый пуск
космического корабля «Прогресс» был успешно выполнен в мае 2001г.,
первый пилотируемый полет – в октябре 2002 г.
В настоящее время ведутся работы по внедрению системы химического зажигания вместо пиротехнического.
Проведено
12 огневых испытаний на 2 двигателях с химическим зажиганием (14Д21ХЗ и
14Д22ХЗ), полная готовность к проведению сертификации и летных
испытаний новой модификации двигателей.
Двигатель РД-253
Разработка
двигателя РД-253 началась в 1961 году. Он стал самым мощным
однокамерным ЖРД, работающем на высококипящих компонентах топлива.
Двигатель выполнен по схеме с дожиганием окислительного газа. Первый
запуск РН «Протон» с двигателями РД-253 состоялся в июле 1965 г.
С появлением РД-253 совершен качественный скачок в освоении высокого
уровня давления и достижении высоких значений удельного импульса тяги.
Двигатель РД-253 оказался одним из самых надежных отечественных ракетных
двигателей.
Шесть ЖРД РД-253 надежно работали в составе первой
ступени РН «Протон», обеспечивая успешные полеты космических аппаратов
«Луна», «Венера», «Марс» и других, а также орбитальных космических
станций «Салют» и «Мир», тяжелых спутников связи.
Серийное
производство этих двигателей осуществляется на серийном заводе в Перми
под авторским надзором Камского филиала НПО Энергомаш.
Основные параметры семейства двигателя РД-253
Жидкостной ракетный двигатель с дожиганием окислительного газа
Топливо - азотный тетроксид + НДМГ
Модификации двигателя
РД-253
РД-275 (14Д14)
14Д14М
Тяга, земная / пустотная,тс
150 / 166
162 / 178
170,4 / 186,8
Удельный импульс, земной / пустотный, сек
285 / 316
287 / 316
288 / 315,8
Давление в камере сгорания, кгс/см2
150
160
168,5
Масса, сухая / залитая, кг
1080 / 1260
1 070 / -
1070 / -
Габариты, высота / диаметр, мм
3000 / 1500
3 050 / 1 500
3050 / 1500
Период разработки
1962 - 1966
1987 - 1993
2001 – 2005
Назначение
РН "Протон"
РН "Протон"
РН "Протон"
Работы
по модификации двигателя РД-253 проводились в 1987-1993 гг. Новой
модификации был присвоен индекс РД-275 (14Д14). Тяга двигателя была
увеличена на 7,7% благодаря увеличению давления в камере сгорания, что
позволяет увеличить массу полезного груза на 600 кг. Первый запуск РН «Протон» с двигателями РД-275 состоялся в октябре 1995г.
Камский
филиал в 2001 году приступил к разработке и доводке двигателя 14Д14М -
форсированной на 5,2% по тяге модификации серийного двигателя РД-275.
Такое повышение тяги двигателя позволяет увеличить массу полезной
нагрузки, выводимой ракетой на стационарную орбиту, еще на 150 кг.
В
2002 ¸ 2003 годах проводился выпуск конструкторской и технологической
документации на двигатель 14Д14М (РД-275М), проведены 4 огневых
испытания 3-х доводочных двигателей 14Д14М с наработкой 735 сек.
В
период с 14 апреля по 15 июня 2005г была успешно выполнена программа
межведомственных испытаний 3-х двигателей 14Д14М. Началось серийное
производство новой модификации двигателя.
Первый запуск РН «Протон-М» с двигателями РД-275М (14Д14М) состоялся 7 июля 2007г.
Двигатели РД-170/171
Разработка
двигателей РД-170 и РД-171 для первых ступеней РН «Энергия» и РН
«Зенит» соответственно началась в 1976 году. Их разработка стала
качественно новым шагом в создании ЖРД. Самый мощный в мире
четырехкамерный ЖРД обладает наивысшим уровнем параметров и
характеристик для двигателей данного класса, работает на экологически
чистых компонентах топлива: жидкий кислород и керосин. Двигатель для РН
«Энергия» предназначен для многоразового использования и аттестован для
10-кратного использования. Один из экземпляров двигателя был испытан на
огневом стенде до 20 раз. Двигатель характеризуется высокой надежностью
функционирования, ремонто- и контролепригодностью и имеет большой запас
по ресурсу (не менее 5). Управление вектором тяги двигателя
осуществляется благодаря созданию уникального сильфонного узла качания
камер, работающего в зоне высокотемпературного газового потока.
Двигатели прошли около 900 огневых испытаний с общей наработкой свыше
100000 сек.
Первый запуск РН «Зенит» с двигателем РД-171 был
осуществлен в апреле 1985 г. В 1987г и 1988г состоялись запуски РН
«Энергия» с двигателями РД-170. С 1999 г. эксплуатация двигателей РД-171
продолжается и в составе РН «Зенит 3 SL » по программе «Морской старт».
Основные параметры семейства двигателей РД-170/171
Жидкостной ракетный двигатель с дожиганием окислительного газа
Топливо - кислород + керосин
Модификации двигателя
РД -170
РД-171
РД-171М
Тяга, земная / пустотная, тс
740 / 806
740 / 806
740 / 806
Удельный импульс, земной / пустотный, сек
309 / 337
309 / 337
309,5 / 337,2
Давление в камере сгорания, кгс/см2
250
250
250
Масса, сухая / залитая, кг
9750 / 10750
9500 / 10500
10295 / 11295*
Габариты, высота / диаметр, мм
4000 / 3800
4015 / 3565
4015/ 3565
Период разработки
1976-1988
1976 – 1986
1992 – 1996 2003 - 2004
Назначение
РН "Энергия"
РН "Зенит"
РН "Зенит"
* с учетом масс донного экрана, теплообменника, систем приводов
автоматики, датчиков, кабельной сети телеметрии и контроля температур
Базовый
двигатель РД-170/171 был разработан в 1976-1986гг. В 1992-1996 гг.
велись работы над форсированным вариантом двигателя РД-171 (к 1996г были
испытаны 28 двигателей). На 6 двигателях усовершенствованной
конструкции было наработано 5500 сек, причем на одном двигателе
наработка составила 1590 сек.
Работы
по модернизации двигателя РД-171 для использования в программе «Морской
старт» были продолжены в 2003-2004 гг. Сертификация двигателя РД-171М
завершена 5 июля 2004 г
– на сертификационном двигателе проведено 8 испытаний
продолжительностью 1093,6 сек, причем последнее испытание (сверх плана) –
на режиме 105%. Первый товарный двигатель РД-171М поставлен в Украину
25 марта 2004г после проведения КТИ продолжительностью 140 сек.
Серийное производство двигателя РД-171М осуществляется на заводе НПО ЭНЕРГОМАШ в Химках.
Эксплуатация двигателей РД-171М осуществляется в программах «Морской старт», «Наземный старт» и ФКП России.
Двигатели РД-120
Разработка
двигателей РД-120 для второй ступени РН «Зенит» началась в 1976 году.
Этот однокамерный двигатель создавался по схеме с дожиганием
окислительного газа и с учетом большой степени расширения обладает
высокой величиной удельного импульса тяги – 350 сек в пустоте.
Управление полетом ракеты осуществляется за счет использования на второй
ступени автономного четырехкамерного рулевого двигателя разработки КБ
«Южное». Двигатель имеет высокий уровень надежности – не ниже 0,992,
каждый экземпляр двигателя проходит ресурсное контрольно-технологическое
огневое испытание с последующей поставкой заказчику без переборки, при
этом гарантированный ресурс двигателя – не менее пяти рабочих ресурсов
сверх штатного. Первый полет РН «Зенит» с двигателем РД-120 состоялся в
апреле 1985 г.
Экспериментальная
разработка двигателей РД-120 проводилась в НПО Энергомаш, включая их
производство до 1982 г., а серийное производство двигателей РД-120
осуществляется в ПО «Южмашзавод» в Днепропетровске, Украина.
Основные параметры семейства двигателя РД-120
Жидкостной ракетный двигатель с дожиганием окислительного газа
Топливо кислород + керосин
Модификации двигателя
РД-120
РД-120 форсированный
РД-120К
Тяга, земная / пустотная, тс
- / 85
- / 93
80 / 87
Удельный импульс, земной / пустотный, сек
- / 350
- / 350
304,4 / 330
Давление в камере сгорания, кгс/см2
166
181,6
179,8
Масса, сухая / залитая, кг
1125 / 1285
1125 / 1285
1080
Габариты, высота / диаметр, мм
3872 / 1954
3872 / 1954
2435 / 1400
Период разработки
1976 - 1985
2001 - 2003
1986 -
Назначение
РН "Зенит"
РН "Зенит 3 SL"
перспективная РН
Значительные
запасы работоспособности основных агрегатов и двигателя в целом
позволили создать на его основе форсированную на 10% по тяге модификацию
с обеспечением уровня тяги 93 тс и с гарантийным запасом еще в 5% и
довести его ресурс по времени работы одного двигателя до 4260 сек, а по
числу включений – до 19, что позволяет рассматривать двигатель РД-120 и
как основу для создания многоразового двигателя. Эти работы по
модернизации двигателя были выполнены в 2001-2003 гг. 4 двигателя прошли
28 огневых испытаний с наработкой 8135 сек. Первый пуск РН Зенит с
форсированным двигателем РД-120 по программе «Морской старт» успешно
выполнен в июне 2003г. Форсированные двигатели РД-120 эксплуатируются в программах «Морской старт», «Наземный старт» и ФКП России.
Также
спроектирована земная модификация двигателя РД-120 (с коротким соплом),
которая предназначается для первых ступеней перспективных РН. Было
проведено 2 огневых испытания одного двигателя. Однокамерный двигатель с
коротким соплом имеет 2 (или 4) рулевые камеры для управления полетом
ракеты.
Двигатели РД-180
В
начале 1996г проект двигателя РД-180 НПО Энергомаш был признан
победителем конкурса на разработку и поставку двигателя первой ступени
для модернизированной РН «Атлас» американской компании Локхид Мартин.
Это двухкамерный двигатель с дожиганием окислительного генераторного
газа, с управлением вектором тяги благодаря качания каждой камеры в двух
плоскостях, с возможностью обеспечения глубокого дросселирования тяги
двигателя в полете. Данная конструкция базируется на хорошо проверенных
конструкциях узлов и элементов двигателей РД-170/171. Создание мощного
двигателя первой ступени осуществлено в сжатые сроки, а отработка – на
малом количестве материальной части. Подписав контракт на разработку
двигателя летом 1996г, уже в ноябре 1996г было проведено первое огневое
испытание двигателя-прототипа, а в апреле 1997г – огневое испытание
штатного двигателя. В 1997-1998 гг успешно проведена серия огневых
испытаний двигателя в составе ступени РН в США. Весной 1999г завершена
сертификация двигателя для использования в составе РН «Атлас 3». Первый
запуск РН «Атлас 3» с двигателем РД-180 состоялся в мае 2000г. Летом
2001г была завершена сертификация двигателя для использования в составе
РН «Атлас 5». Первый полет РН «Атлас 5» с двигателем РД-180 состоялся в
августе 2002г.
Основные параметры двигателя РД-180
Жидкостной ракетный двигатель с дожиганием окислительного газа
Топливо кислород + керосин
Модификации двигателя
РД-180
Тяга, земная / пустотная, тс
390,2 / 423,4
Удельный импульс, земной / пустотный, сек
311,9 / 338,4
Давление в камере сгорания, кгс/см2
261,7
Масса, сухая / залитая, кг
5480 / 5950
Габариты, высота / диаметр, мм
3600 / 3200
Период разработки
1994-1999
Назначение
Для первой ступени РН "Атлас III" и "Атлас V" Локхид Мартин (США)
Компания
Локхид Мартин заявила о намерении заказать не менее 101 двигателя
РД-180 для использования в составе РН «Атлас 3» и «Атлас 5». Маркетингом
и реализацией данного двигателя заказчику – компании Локхид Мартин –
занимается совместное предприятие РД АМРОСС, созданное НПО Энергомаш и
Пратт-Уитни (США). В
США поставлено свыше 50 серийных двигателей РД-180 (на июнь 2011 г),
выполнено 32 запуска (на июнь 2011г) РН «Атлас 3» и «Атлас 5» с
двигателями РД-180 на первой ступени.
Двигатели РД-191
Разработка двигателя РД-191 началась в конце 1998 г.
Этот двигатель с дожиганием окислительного газа предназначен для
семейства отечественных РН «Ангара» и «Байкал». Конструкция этого
двигателя также основана на конструкции двигателей РД-170/171. Двигатель
РД-191 представляет собой однокамерный ЖРД с вертикально расположенным
ТНА. В течение 1999 г. была выпущена конструкторская документация, в 2000 г.
начата автономная отработка агрегатов двигателя РД-191, завершена
подготовка производства. В мае 2001г собран первый доводочный двигатель
РД-191. Первое огневое испытание двигателя РД-191 проведено в июле
2001г.
Основные параметры двигателя РД-191
Жидкостной ракетный двигатель с дожиганием окислительного газа
Топливо кислород + керосин
Модификации двигателя
РД-191
Тяга, земная / пустотная, тс
196 / 212,6
Удельный импульс, земной / пустотный, сек
311,2 / 337,5
Давление в камере сгорания, кгс/см2
262,6
Масса, сухая/залитая, кг
2290/2520
Габариты, высота / диаметр, мм
3780 / 2100
Период разработки
1999 - 2011
Назначение
Для первой ступени семейства РН "Ангара"
На июнь 2011 г проведено 120 огневых испытаний двигателя с общей наработкой 26892,4 секунды, в том числе летом-осенью 2009 г
успешно проведено 3 огневых испытания РД-191 в составе УРМ-1 – первой
ступени РН «Ангара» в НИЦ РКП (г.Пересвет, Московская область).