| RD0146 | |
|---|---|
| Tipo de | motor cohete de combustible líquido sin gas con encendido por electroplasma |
| Combustible | hidrógeno líquido |
| oxidante | oxígeno líquido |
| cámaras de combustión | una |
| País | Rusia |
| Uso | |
| Solicitud |
Protón-M , Angara-A5 , Rus-M |
| Producción | |
| Constructor | Oficina de Diseño de Automatización Química (Diseñador Jefe N.E. Titkov, Diseñador Líder I.V. Liplyaviy) |
| tiempo de creación | 1997 - 2010 |
| Fabricante | TsSKB-Progreso , KBHA |
| producido | 2010 |
| Opciones |
RD-0146, RD-0146D, RD-0146DM |
Características de peso y tamaño. |
|
| Peso | 242 kg [1] |
| Altura | 2200mm |
| Diámetro | 1250mm |
| Características de funcionamiento | |
| empuje | 98kN |
| Impulso específico | 463 kgf·s/kg |
| Horas Laborales | 560 s |
| Presión en la cámara de combustión | 7,9MPa |
| Encendido | encendido por electroplasma |
RD-0146 es una serie de motores de cohetes de propulsante líquido (LRE) sin gas desarrollados por la Oficina de Diseño de Automatización Química (KBKhA) en Voronezh . Diseñado para su uso como parte de las etapas superiores y las etapas superiores del vehículo de lanzamiento, incluido el vehículo de lanzamiento Angara .
El primer motor de cohete de propulsante líquido en Rusia construido de acuerdo con un esquema sin generador de gas, lo que garantiza una alta confiabilidad, especialmente con múltiples inclusiones [2] .
Por primera vez en el mundo, el motor se fabrica de acuerdo con un esquema independiente de dos ejes para suministrar componentes de combustible con suministro secuencial de gas a las turbinas, lo que permitió demostrar la operatividad del sistema de suministro con características óptimas de las unidades. [3] .
El combustible hervido se utiliza en lugar del gas generador de alta temperatura habitual (hasta 800 °C) para impulsar las unidades de turbobomba . El hidrógeno líquido pasa a través de la camisa de enfriamiento de la cámara de combustión, se gasifica , calentándose hasta 30–150 °C [4] , pasa a través de las turbinas de las unidades de bombeo y luego ingresa a la cámara de combustión [5] .
La turbobomba de combustible desarrollada para el RD-0146 es la más rápida del mundo entre los LRE en serie [6] con una velocidad de rotor operativa de hasta 125 000 rpm [7] . Solo en un motor se superó este valor: el rotor de una turbobomba nuclear de hexano de pequeño tamaño RD-0410 , también desarrollada por KBKhA, pero no puesta en serie, giraba a una frecuencia de hasta 160.000 rpm [5] .
Las prebombas de baja velocidad, que forman parte del motor, garantizan el rendimiento del motor con presiones bajas del tanque de los componentes. [3]
El diseño del motor utiliza: encendido por electroplasma, aleteo de la pared de fuego de la cámara, válvulas de arranque de bola, modernas aleaciones de titanio y aluminio, unidades cargadas de unidades de turbobomba están hechas de titanio utilizando tecnología granular [2] .
La boquilla inferior de la cámara está hecha de material compuesto de carbono-carbono enfriado por radiación [2] .
| Versión | RD-0146 | RD-0146D | RD-0146DM | RD-0146D-1 |
|---|---|---|---|---|
| Componentes de combustible | oxígeno líquido / hidrógeno líquido | oxígeno líquido / hidrógeno líquido | oxígeno líquido / gas natural licuado | oxígeno líquido / hidrógeno líquido |
| Relación de combustible (O/G) | 5.9 / 1.0 | 5.9 / 1.0 | ||
| Empuje en el espacio vacío , tf (kN) | 10,0 (98,0) | 7,5 (68,6) | 6,6 (64,7) | 9 |
| Impulso de empuje específico en el espacio vacío , kgf s/kg (m/s) | 463 (4542) | 470 (4690) | 362 (3547) | 470 (4690) |
| Presión en la cámara de combustión , kg/cm² (MPa) | 80,8 (7,9) | 60,0 (5,9) | 60,0 (5,9) | 71.5 |
| Revoluciones de combustible THA , rpm | 123 200 | 98 180 | 45 230 | |
| Revoluciones oxidante TNA , rpm | 40 600 | 32 800 | ||
| Tiempo máximo de vuelo , s | 560 | 1350 | 190 | |
| Número de inclusiones en vuelo | una | 5 | una | |
| Altura , mm | 2200 | 3558 | 2200 | |
| Diámetro de corte de la boquilla , mm | 710 | 960 | 960 | |
| Diámetro de corte de boquilla con boquilla , mm | 1250 | 1950 | 1250 | |
| Comienzo del desarrollo | 1997 | 2008 | 2007 | 2018 |
Sobre la base del motor RD-0146, se está desarrollando un motor de cohete de propulsor líquido de oxígeno-hidrógeno RD-0146D con un empuje de 7,5 tf (diseñador jefe S.D. Lobov, diseñador jefe Yu.P. Kosmachev). El motor está diseñado para usarse como parte de la etapa superior de oxígeno-hidrógeno (RB) de la clase pesada del vehículo de lanzamiento Angara, y también se puede usar en las etapas superiores de prometedores vehículos de lanzamiento [9] . RD-0146D tiene la capacidad de encenderse repetidamente durante el vuelo [3] . Una característica del motor RD-0146D es la ejecución de la parte de salida de la tobera supersónica en forma de tobera deslizante para enfriamiento por radiación a partir de un material compuesto de carbono-carbono [4] .
Desde 2018, KBKhA ha estado desarrollando un motor RD0146D-1 modificado con un empuje de 9 tf para el vehículo de lanzamiento Angara .
Antes del RD-0146, dicho esquema no se desarrolló en la URSS y Rusia. Al comienzo del trabajo en el motor 11D56 bajo el proyecto N-1 / L-3 , la Oficina de Diseño de Ingeniería Química (KBKhM) consideró un esquema sin gas, pero lo abandonó por varias razones [10] [11] [12] . KBHA comenzó a trabajar con hidrógeno inmediatamente en el RD-0120 de 200 toneladas para el vehículo de lanzamiento Energia (LV) , en el que, con tal esquema, era extremadamente difícil implementar características específicas altas (en primer lugar, alta presión en la cámara , empuje de diseño y momento específico en el suelo, así como dimensiones y masa) [5] .
El motor cohete de propulsante líquido RO-95 puede considerarse el predecesor del primer motor doméstico de oxígeno e hidrógeno libre de gas. En 1988, KBKhA recibió de RSC Energia los términos de referencia para la creación de este motor para las etapas superiores de los vehículos de lanzamiento Buran-T y Vulkan, pero el trabajo se limitó solo al diseño preliminar [13] .
En 1997, KBKhA , de acuerdo con los términos de referencia de los GKNPT im. M. V. Khrunichev comenzó el desarrollo de un motor de oxígeno-hidrógeno RD-0146 con un empuje de 10 tf con una boquilla de gran altitud [3] . El desarrollo también fue financiado por la empresa estadounidense Pratt & Whitney , que pagó la creación del modelo RD-0146 presentado en Le Bourget 2001 , así como la producción de un modelo de banco para pruebas de fuego y exhibición a compradores potenciales en los EE . UU. . Además, Pratt & Whitney firmó un contrato con KBHA para la venta de motores en todo el mundo, con excepción de los países de la CEI . Desde 2004, se planeó comenzar a vender RD-0146 [5] [7] .
10 de octubre de 2009[ especificar ] se completó el desarrollo de una unidad turbobomba para RD-0146.
Corrientemente[ ¿cuándo? ] [4] [14] :
Al trabajar en RD-0146, se cambió la metodología de prueba. De acuerdo con la metodología de prueba nacional adoptada anteriormente, se colocó un motor de cohete de propulsor líquido de circuito cerrado en el banco en forma ensamblada. En caso de fallas de diseño durante las pruebas, todo el motor falló. Luego de eso, fue necesario realizar su mamparo, detección de fallas y cambios en el diseño [5] .
La nueva técnica consiste en dividir el motor en tres partes: instalaciones experimentales de sistemas de oxígeno líquido , instalaciones experimentales de sistemas de hidrógeno líquido y cámaras de encendido. Y solo después de resolver estos sistemas por separado, el motor comienza a probarse en forma ensamblada. Entonces, al probar el sistema de suministro de oxígeno líquido , se descubrió y corrigió un defecto de diseño y tecnológico [5] .
En la siguiente etapa, se probó la cámara de combustión. Las pruebas se llevaron a cabo con cargas del 60 al 70% de la nominal. Durante las pruebas, se elaboró un sistema para encender componentes de combustible en diferentes estados agregados [5] .
La última planta que se probó fue la de hidrógeno líquido . Para obtenerlo , KBHA construyó especialmente una planta con una capacidad de 100 kg/día [7] , que se convirtió en la segunda en Rusia [5] .
El 9 de octubre de 2001 pasaron las primeras pruebas de disparo del RD-0146. En el primer arranque, el motor funcionó durante solo 8,5 segundos en un modo correspondiente al 50% del nominal [5] .
Para 2011, se realizaron 30 pruebas de fuego en 4 muestras de motores con un tiempo de funcionamiento total de 1680 segundos [2] . Las pruebas mostraron desviaciones del modelo matemático en un 2-4% [5] . No hubo fallas ni accidentes durante las pruebas [2] .
El 23 de agosto de 2012 se completaron con éxito las primeras pruebas de encendido del motor de oxígeno-hidrógeno RD-0146D [15] [16] .
El 30 de noviembre de 2012, como parte del trabajo de desarrollo "Dvina-KVTK " [ 17] [18] .
El 28 de octubre de 2013 se llevó a cabo con éxito la primera serie de pruebas de fuego de la etapa de pruebas de desarrollo del motor RD-0146D [19] [20] .
El 20 de noviembre de 2013, se llevaron a cabo con éxito las pruebas de fuego del motor RD-0146D a gran altura: por primera vez, se realizó un lanzamiento en condiciones normales de vacío y se aseguró una salida continua en la boquilla mediante el uso de un tubo dinámico de gas [21] [22] .
Se han realizado más de 100 pruebas con un tiempo de funcionamiento total de más de 5000 segundos [3] . Como parte de la creación de un motor cohete de combustible líquido de la familia RD-0146, se realizaron pruebas de fuego [4] :
El 29 de diciembre de 2021, Roscosmos anunció la prueba exitosa del motor RD0146D-1, durante la cual se encendió el motor, se operó en los modos especificados y se detuvo de acuerdo con el programa programado. [23] [24]
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