RD-120 - RD-120
| País de origem | URSS / Rússia |
|---|---|
| Designer | NPO Energomash , VKChvanov, VP Radovsky |
| Fabricante | Yuzhmash |
| Aplicativo | Estágio superior |
| Status | Operacional |
| Motor de combustível líquido | |
| Propulsor | LOX / RP-1 |
| Ciclo | Ciclo de combustão encenado (foguete) |
| atuação | |
| Empuxo (vácuo) |
Padrão: 834 kN (187.000 lb f ) Atualizado: 912 kN (205.000 lb f ) |
| Relação empuxo-peso |
Padrão: 75,55 Atualizado: 82,66 |
| Pressão da câmara |
Padrão: 162,8 bar (16,28 MPa) Atualizado: 178,1 bar (17,81 MPa) |
| Impulso específico (vácuo) | 350 s (3,4 km / s) |
| Tempo de queima | 315 segundos |
| Dimensões | |
| Comprimento | 3,87 m (12,7 pés) |
| Diâmetro | 1,95 m (6,4 pés) |
| Peso seco | 1.125 kg (2.480 lb) |
| Usado em | |
| Zenit-2 , Zenit-3SL | |
| Referências | |
| Referências | |
O RD-120 ( GRAU Index 11D123 ) é um motor de foguete líquido de estágio superior que queima RG-1 ( querosene refinado ) e LOX em um ciclo de combustão rico em oxidante com uma relação O / F de 2,6. É utilizado na segunda fase da família de veículos lançadores Zenit . Ele tem uma única câmara de combustão fixa e, portanto, no Zenit, ele é combinado com o motor vernier RD-8 . O motor foi desenvolvido de 1976 a 1985 pela NPO Energomash com VP Radovsky liderando o desenvolvimento. É fabricado por, entre outros, Yuzhmash na Ucrânia .
Não deve ser confundido com o RD-0120 , que é um motor de foguete LOX / hidrogênio descontinuado que foi usado no sistema de lançamento da Energia Soviética .
História
Durante o desenvolvimento inicial do programa Buran do 11D77 - o veículo de lançamento mais tarde conhecido como Zenit -, KBKhA foi designado para o desenvolvimento do motor de segundo estágio, como havia feito para os veículos Proton e Soyuz . Mas, dadas as dificuldades da NPO Energomash em desenvolver o RD-123 (que mais tarde seria conhecido como RD-170 ), eles cederam o desenvolvimento do motor sustentador de hidrogênio / oxigênio para a KBKhA. Este projeto, o análogo do SSME , foi o projeto RD-130 dentro da NPO Energomash. Mas quando KBKhA abordou o desenvolvimento, nomeou-o RD- 0 120 , um nome que é sempre uma fonte de confusão com o motor do artigo atual. Em troca deles lidar com o difícil desenvolvimento do motor propelente criogênico, a Energomash assumiu a responsabilidade de desenvolver o motor de segundo estágio do 11D77, que viria a ser conhecido como RD-120 . O fato de o RD-120 e o RD-0120 terem essa concepção entrelaçada, dentro de um mesmo programa, e com troca de bureaus de designer, não ajuda a evitar a confusão.
Em 16 de março de 1976, o Governo aprovou uma resolução para o desenvolvimento do Zenit, o RD-171 e o RD-120. Em abril de 1976, Yuzhnoye forneceu à NPO Energomash os requisitos finais para a propulsão de primeiro e segundo estágios 11D77. Um dos efeitos desejáveis de consolidar a propulsão do primeiro e do segundo estágio no mesmo designer, era que eles poderiam aprender suas lições sobre os motores de combustão no motor menor e mais simples do estágio superior e, em seguida, aplicá-los ao primeiro estágio maior e mais inovador RD-170. A NPO Energomash, já havia trabalhado em um protótipo de motor de combustão encenada a querosene / oxigênio nessa faixa, baseado no motor hipergólico RD-268 , que já estava em produção em série com a Yuzhmash . Em fevereiro de 1977, o projeto preliminar do RD-120 foi concluído. E em 31 de janeiro de 1979 foi realizado o primeiro teste de incêndio do RD-120.
O RD-120 teve uma estreia complicada, com o segundo estágio falhando no primeiro (13 de abril de 1985), no segundo (21 de junho de 1985) e no quarto (28 de dezembro de 1985) voos. Embora apenas a primeira falha pudesse ser atribuída ao RD-120 - o regulador de fluxo do propelente teve um vazamento e o estágio ficou sem propelente antes de ser orbital -, o desempenho inicial do programa foi bastante preocupante. Eventualmente, provou seu valor e, em dezembro de 1987, o RD-120 (e o Zenit) foram considerados comissionados. Mas nos anos da dissolução soviética, o segundo estágio falhou duas vezes consecutivas em 30 de agosto de 1991 e 5 de fevereiro de 1992. O Zenit teve outras falhas no segundo estágio, mas apenas o primeiro foi atribuído diretamente ao RD-120 em si.
Durante 1990, o Chefe do Departamento de Propulsão da NPO Energomash e designer líder, VKChvanov, recebeu o Prêmio do Estado pela criação do RD-120.
Em outubro de 1992, a Pratt & Whitney assinou um acordo com a NPO Energomash para vender e representar sua linha de motores nos Estados Unidos. Durante a versão inicial do programa X-34 , aquele que tentava desenvolver um veículo lançador reutilizável para pequenas cargas por meio de uma associação público / privada, o RD-120 foi seriamente considerado para o primeiro estágio do 747 com lançamento aéreo. O RD-120 ofereceu o melhor preço e desempenho, e foi a escolha preferida das Ciências Orbitais . Na verdade, em 11 de outubro de 1995, o RD-120 foi disparado contra os Estados Unidos e se tornou o primeiro motor de foguete russo ativamente em produção a ser disparado em solo americano. Esta versão do motor, diferiria principalmente do Zenit na adição de um suporte de gimbal que permitiria oferecer TVC . Esta versão seria conhecida como RD-120M . O segundo parceiro privado no programa X-34, a Rockwell International , queria usar seu próprio motor, o RS-27 . E devido ao cronograma e orçamento limitados do programa, a seleção do motor não pôde ser resolvida e o programa foi cancelado e reimplementado como o programa de pesquisa puro da NASA pelo qual o X-34 mais tarde ficou conhecido.
Também durante a década de 1990, os chineses adquiriram dois ou três modelos do RD-120 e, possivelmente, alguma documentação. Isso permitiu que eles inicializassem seu programa nativo de motor de combustão encenado a querosene, o YF-100 e o YF-115 . De acordo com um telegrama do WikiLeaks datado de 28 de setembro de 2007, o governo ucraniano nega qualquer envolvimento da indústria ucraniana nessa transferência e afirma que nenhum envolvimento, pelo menos até 2007, aconteceu com a 11ª ou 4ª Academia chinesa em relação à transferência de RD -120 tecnologia.
O RD-120 tinha margens significativas embutidas, o que permitiu entre 2001 e 2003 desenvolver uma versão modernizada 'Aprimorada' ou 'Forçada' do motor para Sea Launch, que aumentou o empuxo em 10% para 912 kN (205.000 lbf). Ele também incorporou muitas melhorias, o que permitiu aumentar a pressão e o empuxo da câmara sem ganho de peso adicional. Ele ainda tem uma margem extra de 5%, estendeu a vida útil para 4260 segundos, o número de ignições para 19 e permite considerá-lo como base para um foguete reutilizável, o motor ainda não é capaz de reiniciar a bordo. Após um programa que usou 4 motores de teste e realizou 28 testes de fogo quente com um tempo de execução acumulado de 8.135 segundos, o motor foi qualificado para o vôo. Teste começou em março de 2004 e teve seu vôo inaugural em 15 fevereiro de 2006 onde ele orbitava com sucesso EchoStar X .
Versões
Este motor teve duas versões operacionais e algumas variações propostas:
- RD-120 ( GRAU Index 11D123 ): Versão original desenvolvida para o segundo estágio Zenit-2 . A principal característica é o uso de turbobomba vertical, já que o tanque de combustível é um toro e o motor deve caber no orifício central.
- RD-120 (impulso aumentado) ( Índice GRAU 11D123 ): Versão aumentada do impulso desenvolvida para o segundo estágio Zenit-3SL . Alguns autores o identificaram como o RD-120M ( GRAU Index 11D123M).
- RD-120K : Projeto de projeto de primeira fase desconhecido. Reduziu a área de expansão e os arranjos do subsistema foram feitos para reduzir o comprimento total. Ele teve desenvolvimento suficiente para realmente realizar alguns testes de incêndio.
- RD-120M : Versão proposta para o programa X-34 . Adicionou uma montagem com suspensão e foi testado nos EUA.
- RD-120U : Versão proposta para ULV-22.
- RD-146
- RD-182 : Versão Metano / LOX do RD-120K. Proposta para o projeto do veículo de lançamento Riksha para o Makeyev Rocket Design Bureau .
- RD-182M : versão LNG / LOX do RD-182. Proposta para o projeto do veículo de lançamento Vozdushnyy Start.
- RD-870 : Versão ucraniana do RD-120K com câmara de combustão produzida na Rússia substituída por motores RD-263 modificados de estoque, sendo desenvolvido pelo Yuzhnoye Design Bureau para uso no primeiro estágio do Cyclone-4M SLV.
| Nome | RD-120 | RD-120 (impulso aumentado) |
RD-120K | RD-870 |
|---|---|---|---|---|
| AKA | 11D123 | 11D123 11D123M? |
||
| Anos de desenvolvimento | 1976–1985 | 2001–2003 | 1986- | 2016– |
| Tipo de motor | Motor de foguete líquido de estágio superior de combustão em estágio rico de oxidante | |||
| Propulsor | RG-1 / LOX (O / F 2.6) | |||
| Pressão da Câmara | 16,28 MPa (2.361 psi) | 17,81 MPa (2.583 psi) | 17,63 MPa (2.557 psi) | 16 MPa (160 kgf / cm 2 ) |
| Empuxo (Vac) | 833,6 kN (187.400 lbf) | 912 kN (205.000 lbf) | 853,2 kN (191.800 lbf) | 867,5 kN (88,46 tf) |
| Impulso (SL) | N / D | N / D | 784,5 kN (176.400 lbf) | 781 kN (79,6 tf) |
| Isp (Vac) | 350 s (3,4 km / s) | 350 s (3,4 km / s) | 330 s (3,2 km / s) | 332 s (3,26 km / s) |
| Isp (SL) | N / D | N / D | 304,4 s (2,985 km / s) | 298 s (2,92 km / s) |
| Acelerador | 70-110% | 70-110% | 50–105% | 98,5-101,5% |
| Expansão do Bocal | 114,5 | 114,5 | 49,6 | N / D |
| Tempo de queima | 290 segundos | 290 segundos | 305 segundos | 200 segundos |
| Vida do motor | 2.200 segundos | 2.200 segundos | 2.200 segundos | N / D |
| Comprimento | 3.872 mm (152,4 pol.) | 3.872 mm (152,4 pol.) | 2.435 mm (95,9 pol.) | 2.746 mm (108,1 pol.) |
| Diâmetro | 1.954 mm (76,9 pol.) | 1.954 mm (76,9 pol.) | 1.400 mm (55 pol.) | 1.436 mm (56,5 pol.) |
| Peso | 1.125 kg (2.480 lb) | 1.125 kg (2.480 lb) | 1.080 kg (2.380 lb) | 1.280 kg (2.820 lb) |
| Usado em | Zenit-2 Segundo Estágio | Zenit-3SL Segundo Estágio | Projeto | Cyclone-4M Primeiro Estágio |
| Primeiro Lançamento | 13/04/1985 | 28/03/1999 | N / D | N / D |
| Status | Em produção | Em produção | Projeto | Projeto |
| Referências | ||||
Derivados tecnológicos
Sem considerar variações diretas do RD-120, este motor muito influente foi a base de muitos motores que abrangem derivados em quatro países. Os ucranianos RD-801 e RD-810 , os chineses YF-100 e YF-115 , bem como o SCE-200 indiano , podem ser rastreados diretamente até o RD-120. A família de motores soviética / russa RD-170 foi desenvolvida com base nas lições aprendidas com o projeto RD-120.
Família RD-170
Conforme declarado na seção de História, o RD-120 foi usado como a primeira aplicação prática da combustão encenada rica em oxidante com propelente de querosene na NPO Energomash , antes de abordar o RD-170 . Portanto, embora esta última família de motores tenha parâmetros de desempenho mais agressivos e o projeto original (o RD-123) seja anterior ao RD-120, foi de fato o primeiro projeto real do desenvolvimento em série.
RD-801 e RD-810
Embora a experiência de propulsão da Yuzhnoye tenha sido principalmente em motores a propelentes hipergólicos , como o RD-855 ou RD-861 , eles foram considerados muito tóxicos para os padrões ecológicos modernos. Enquanto eles ainda oferecem para desenvolver propulsão hypergolic, como no caso da RD-843 para o Vega 's AVUM palco ou do Cyclone-4 do projeto, para o Mayak família de veículos de lançamento a mais ecológica LOX e querosene propulsor foi decidido.
Yuzhnoye não apenas dominou o ciclo mais complexo para o propelente ( ciclo de combustão em estágio rico em oxidantes ) com o RD-8 , mas também trabalhou em estreita colaboração com o NPO Energomash durante o programa RD-120. A fabricação é feita em sua empresa irmã Yuzhmash na Ucrânia , e o projeto de aumento de empuxo RD-120 de 2001 a 2003 foi um projeto misto entre as três empresas.
Com base nessa experiência, uma família de motores derivados foi proposta. O RD-805 e o RD-809 são principalmente modificações do RD-8, mas os membros RD-801 e RD-810 da família podem ser considerados verdadeiros descendentes do RD-120. Uma característica desta família é a limitação de manter a temperatura de saída do pré-queimador abaixo de 500 ° C (932 ° F).
SCE-200
Em 2 de junho de 2005, a Índia e a Ucrânia assinaram o Acordo-Quadro entre o Governo da Ucrânia e o Governo da República da Índia sobre Cooperação nos Usos Pacíficos do Espaço Exterior , que entraria em vigor em 15 de fevereiro de 2006. Conforme não confirmado informações obtidas pelo WikiLeaks este contrato envolveu a transferência de plantas apenas para um motor de foguete pelo Yuzhnoye Design Office . De acordo com o comunicado de imprensa oficial em 26 de março de 2013 do Ministério de Desenvolvimento Econômico e Comércio da Ucrânia, o desenvolvimento de um motor de foguete para veículos lançadores indianos foi iniciado em 2006 no âmbito de um projeto conjunto indiano-ucraniano denominado "Jasmine".
O projeto do motor supostamente transferido pela Ucrânia para a Índia, foi identificado como o RD-810. Uma vez que a transferência excluiu especificamente métodos de análise de engenharia e software, os indianos tiveram, de fato, de desenvolver a maioria das tecnologias e modelos de engenharia para fabricar e certificar o motor. Dadas as especificações praticamente idênticas ao RD-810, e o fato de que até mesmo os indianos usavam os renderizadores Yuzhnoye do motor em suas apresentações, ele pode ser considerado pelo menos fortemente influenciado pelo RD-120.
YF-100 e YF-115
Durante a década de 1990, os chineses adquiriram dois ou três modelos do RD-120 e, possivelmente, alguma documentação. Isso permitiu que eles inicializassem seu programa nativo de motor de combustão encenado a querosene, o YF-100 e o YF-115 . De acordo com um telegrama do WikiLeaks datado de 28 de setembro de 2007, o governo ucraniano nega qualquer envolvimento da indústria ucraniana nessa transferência e afirma que nenhum envolvimento, pelo menos até 2007, aconteceu com a 11ª ou 4ª Academia chinesa em relação à transferência de RD -120 tecnologia.
Como aconteceu com os índios e o RD-810, a transferência dos motores físicos e plantas só ajuda no desenvolvimento. Mas o desenvolvimento exigiu dez anos de pesquisa, exigindo o domínio de 70 tecnologias-chave, o desenvolvimento de 50 novos materiais e a construção de 61 conjuntos de motores com um total combinado de mais de 40.000 segundos de tempo de ignição até 2013.
Comparação de derivados
| Nome | RD-120 | RD-120 (impulso aumentado) |
RD-191 | YF-100 | RD-801 | RD-810 | SCE-200 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AKA | 11D123 | 11D123 11D123M? |
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| País de origem | União Soviética | Rússia / Ucrânia | Rússia | China | Ucrânia | Ucrânia | Índia |
| Designer | NPO Energomash | NPO Energomash / Yuzhnoye | NPO Energomash | AALPT | Yuzhnoye | ISRO | |
| Anos de desenvolvimento | 1976–1985 | 2001–2003 | 1999–2011 | 2000-2015 | 2005– | 2005– | 2005– |
| Tipo de motor | Motor de foguete líquido de estágio superior de combustão em estágio rico de oxidante | ||||||
| Propulsor | RG-1 / LOX (O / F 2.6) | Querosene / LOX (O / F 2.6) | RG-1 / LOX (O / F 2.65) | Isrosene / LOX (O / F 2.65) | |||
| Pressão da Câmara | 16,28 MPa (2.361 psi) | 17,81 MPa (2.583 psi) | 25,75 MPa (3.735 psi) | 18 MPa (2.600 psi) | 18 MPa (2.600 psi) | 18 MPa (2.600 psi) | 18 MPa (2.600 psi) |
| Empuxo (Vac) | 833,6 kN (187.400 lbf) | 912 kN (205.000 lbf) | 2.090 kN (470.000 lbf) | 1.340 kN (300.000 lbf) | 1.340 kN (300.000 lbf) | 2.105 kN (473.000 lbf) | 2.030 kN (460.000 lbf) |
| Impulso (SL) | N / D | N / D | 1.920 kN (430.000 lbf) | 1.200 kN (270.000 lbf) | 1.198 kN (269.000 lbf) | 1.876 kN (422.000 lbf) | 1.820 kN (410.000 lbf) |
| Isp (Vac) | 350 s (3,4 km / s) | 350 s (3,4 km / s) | 337,5 s (3,310 km / s) | 335 s (3,29 km / s) | 336 s (3,30 km / s) | 335,5 s (3.290 km / s) | 335 s (3,29 km / s) |
| Isp (SL) | N / D | N / D | 311,2 s (3,052 km / s) | 300 s (2,9 km / s) | 300,7 s (2,949 km / s) | 299 s (2,93 km / s) | 299 s (2,93 km / s) |
| Acelerador | 70-110% | 70-110% | 27-105% | 65-100% | N / D | N / D | 65-105% |
| Expansão do Bocal | 114,5 | 114,5 | 37 | 35 | N / D | N / D | N / D |
| Tempo de queima | 290 segundos | 290 segundos | 325 | 155 segundos | 200 segundos | N / D | N / D |
| Comprimento | 3.872 mm (152,4 pol.) | 3.872 mm (152,4 pol.) | 3.780 mm (149 pol.) | N / D | N / D | N / D | N / D |
| Diâmetro | 1.954 mm (76,9 pol.) | 1.954 mm (76,9 pol.) | 2.100 mm (83 pol.) | 1.338 mm (52,7 pol.) | N / D | N / D | N / D |
| Peso | 1.125 kg (2.480 lb) | 1.125 kg (2.480 lb) | 2.200 kg (4.900 lb) | N / D | 1.630 kg (3.590 lb) | 2.800 kg (6.200 lb) | 2.700 kg (6.000 lb) |
| Usado em | Zenit-2 Segundo Estágio | Zenit-3SL Segundo Estágio | Angara |
LM-5 , LM-6 e LM-7 |
Mayak | Mayak | ULV |
| Primeiro Lançamento | 13/04/1985 | 28/03/1999 | 09/07/2014 | 20/09/2015 | N / D | N / D | N / D |
| Status | Aposentado | Em produção | Em produção | Em produção | Projeto | Projeto | Em desenvolvimento |
| Referências | |||||||
Veja também
- NPO Energomash - Designer de motores.
- Yuzhmash - fabricante de motores.
- Zenit - Veículo lançador que utilizou o RD-120 como segundo estágio.
- YF-100 - Motor chinês que supostamente é baseado na tecnologia RD-120.
- RD-810 - Motor ucraniano baseado na tecnologia RD-120.
- SCE-200 - Motor indiano supostamente baseado na tecnologia RD-120.