РД-0146

Для этого термина существует аббревиатура «РД», которая имеет и другие значения, см. РД.

РД0146
Тип	безгазогенераторный ЖРД с электроплазменным зажиганием
Топливо	жидкий водород
Окислитель	жидкий кислород
Камер сгорания	1
Страна	Россия
Использование
Применение	Протон-М, Ангара-А5, Русь-М
Производство
Конструктор	Конструкторское бюро химавтоматики (главный конструктор Титков Н.Е., ведущий конструктор Липлявый И. В.)
Время создания	1997—2010
Производитель	ЦСКБ-Прогресс,КБХА
Производилось	2010 год
Варианты	РД-0146, РД-0146Д, РД-0146ДМ
Массогабаритные характеристики
Масса	242 кг[1]
Высота	2200 мм
Диаметр	1250 мм
Рабочие характеристики
Тяга	98 кН
Удельный импульс	463 кгс·с/кг
Время работы	560 с
Давление в камере сгорания	7,9 МПа
Зажигание	электроплазменное зажигание

РД-0146 — серия безгазогенераторных жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), разрабатываемых в Конструкторским бюро химавтоматики (КБХА) в Воронеже. Предназначены для использования в составе верхних ступеней и разгонных блоков РН, в том числе РН Ангара.

Конструкция

Первый в СССР и России ЖРД, газогенератор которых заменён кипением компонентов топлива в системе охлаждения, что обеспечивает надёжность, особенно при многократных включениях[2].

Впервые в мире газ на турбины раздельных насосов компонентов подаётся последовательно. что позволило показать работающую систему подачи топлива в камеру сгорания с оптимальными параметрами насосов[3].

Для привода турбонасосных агрегатов вместо обычного высокотемпературного генераторного газа (до 800 °С) применяется закипевшее горючее. Жидкий водород проходит через рубашку охлаждения камеры сгорания, газифицируется, нагреваясь до 30—150 °C[4], проходит через турбины приводов насосов, после чего попадает в камеру сгорания[5].

Турбонасос горючего будет самым высокооборотным в мире среди серийных ЖРД[6], частота вращения ротора до 125 000 об/мин[7]. Лишь на одном двигателе это значение было превзойдено: ротор малогабаритного гексанового турбонасоса ядерного РД-0410, также разработанного КБХА, но не пошедшего в серию, вращался с частотой до 160 000 об/мин[5].

Низкооборотные преднасосы обеспечивают работоспособность двигателя при низких баковых давлениях компонентов.[3]

В конструкции двигателя применены: электроплазменное зажигание, оребрение огневой стенки камеры, шаровые пуско-отсечные клапаны, современные титановые и алюминиевые сплавы, нагруженные узлы турбонасосных агрегатов выполнены из титана по гранульной технологии, насадок расширяющейся части сопла охлаждается только излучением, выполнен из углерод-углеродного композита[2].

Варианты

Сравнение различных вариантов РД-0146[4][8]

Версия	РД-0146	РД-0146Д	РД-0146ДМ	РД-0146Д-1
Компоненты топлива	жидкий кислород / жидкий водород	жидкий кислород / жидкий водород	жидкий кислород / сжиженный природный газ	жидкий кислород / жидкий водород
Соотношение компонентов топлива (О/Г)	5,9 / 1,0	5,9 / 1,0
Тяга в пустоте, тс (кН)	10,0 (98,0)	7,5 (68,6)	6,6 (64,7)	9
Удельный импульс тяги в пустоте, кгс·с/кг (м/с)	463 (4542)	470 (4690)	362 (3547)	470 (4690)
Давление в камере сгорания, кг/см² (МПа)	80,8 (7,9)	60,0 (5,9)	60,0 (5,9)	71,5
Обороты ТНА горючего, об/мин	123 200	98 180	45 230
Обороты ТНА окислителя, об/мин	40 600	32 800
Максимальное время работы в полёте, с	560	1350	190
Количество включений в полёте	1	5	1
Высота, мм	2200	3558	2200
Диаметр среза сопла, мм	710	960	960
Диаметр среза сопла с насадком, мм	1250	1950	1250
Начало разработки	1997	2008	2007	2018

РД-0146Д

На базе двигателя РД-0146 разрабатывается кислородно-водородный ЖРД РД-0146Д тягой 7,5 тс (главный конструктор Лобов С. Д., ведущий конструктор Космачев Ю. П.). Двигатель предназначен для использования в составе кислородно-водородного разгонного блока (РБ) тяжёлого класса РН «Ангара», а также может найти применение на верхних ступенях перспективных РН[9]. РД-0146Д обладает возможностью многократного включения в ходе полёта[3]. Особенностью двигателя РД-0146Д является исполнение выходной части сверхзвукового сопла в виде сдвижного насадка радиационного охлаждения из углерод-углеродного композиционного материала[4].

РД0146Д-1

С 2018 года КБХА занимается разработкой модифицированного двигателя РД0146Д-1 тягой 9 тс для РН Ангара.

Предыстория

До РД-0146 в СССР и России ЖРД подобной схемы не разрабатывались. Конструкторское бюро химического машиностроения (КБХМ) в начале работ по двигателю 11Д56 по проекту Н-1/Л-3 рассматривало безгазогенераторную схему, но отказалось от неё по ряду причин[10][11][12]. КБХА приступило к работе с водородом сразу на 200-тонном РД-0120 для ракеты-носителя (РН) «Энергия», на котором при такой схеме было крайне сложно реализовать высокие удельные характеристики (прежде всего, высокое давление в камере, расчётную тягу и удельный импульс на земле, а также габариты и массу)[5].

Предшественником первого отечественного безгазогенераторного кислородно-водородного двигателя можно считать ЖРД РО-95. В 1988 году КБХА получило от РКК «Энергия» техническое задание на создание этого двигателя для разгонных блоков РН «Буран-Т» и «Вулкан», но работы ограничились только эскизным проектированием[13].

Разработка

В 1997 году КБХА по техническому заданию ГКНПЦ им. М. В. Хруничева начата разработка кислородно-водородного двигателя РД-0146 тягой 10 тс с высотным соплом[3]. Разработку финансировала и американская компания Pratt & Whitney, оплатившая создание макета РД-0146, представленного на Ле Бурже 2001, а также изготовление стендового образца для огневых испытаний и показа потенциальным покупателям в США. Помимо этого компания Pratt & Whitney заключила контракт с КБХА на продажу двигателей по всему миру за исключением стран СНГ. C 2004 года планировалось начать продажу РД-0146[5][7].

10 октября 2009^[уточнить] года была завершена разработка турбонасосного агрегата для РД-0146.

В настоящее время^[когда?][4][14]:

• дорабатывается модификация двигателя с использованием в связке из четырёх двигателей для второй ступени ракет-носителей среднего класса повышенной грузоподъёмности, которые будут запускаться с космодрома «Восточный»;
• разрабатывается ЖРД РД-0146Д для разгонного блока КВТК третьей версии ракеты-носителя «Ангара-А5»;
• отработка модификации РД-0146ДМ с использованием сжиженного природного газа в качестве горючего.

Испытания

При работе над РД-0146 была изменена методика испытаний. По ранее принятой отечественной методике испытаний ЖРД замкнутой схемы ставился на стенд в собранном виде. В случае каких-либо конструктивных недоработок во время испытаний весь двигатель выходил из строя. После этого необходимо было производить его переборку, дефектацию и вносить изменения в конструкцию[5].

Новая методика заключается в разделении двигателя на три части: экспериментальные установки систем жидкого кислорода, экспериментальные установки систем жидкого водорода и камеры с запальниками. И только после отработки этих систем по отдельности двигатель начинают испытывать в собранном виде. Так при испытании системы подачи жидкого кислорода был обнаружен и исправлен конструкторско-технологический дефект[5].

На следующем этапе испытывалась камера сгорания. Испытания проходили при нагрузках 60—70 % от номинальной. Во время испытаний была отработана система поджига компонентов топлива в разных агрегатных состояниях[5].

Последней испытывалась установка с жидким водородом. Для его получения КБХА специально построило завод мощностью 100 кг/сут[7], который стал вторым в России[5].

9 октября 2001 года прошли первые огневые испытания РД-0146. При первом пуске двигатель проработал всего 8,5 секунд при режиме, соответствующем 50 % штатного[5].

К 2011 году проведено 30 огневых испытаний на 4 образцах двигателя с суммарной наработкой в 1680 секунд[2]. Испытания показали отклонения от математической модели на 2—4 %[5]. Отказов и аварий при испытаниях не было[2].

23 августа 2012 года успешно прошли первые огневые испытания кислородно-водородного двигателя РД-0146Д[15][16].

30 ноября 2012 года успешно прошли первые огневые испытания кислородно-водородного двигателя РД-0146Д с лазерной системой зажигания совместной разработки КБХА и Исследовательского центра имени М. В. Келдыша, разрабатываемой в рамках опытно-конструкторской работы «Двина-КВТК»[17][18].

28 октября 2013 года успешно проведена первая серия огневых испытаний этапа доводочных испытаний двигателя РД-0146Д[19][20].

20 ноября 2013 года успешно проведены огневые испытания двигателя РД-0146Д в высотных условиях — впервые реализован запуск в штатных условиях вакуума и обеспечено безотрывное истечение в сопле за счет использования газодинамической трубы[21][22].

Проведено более 100 испытаний с суммарной наработкой свыше 5000 секунд[3]. В рамках создания ЖРД семейства РД-0146 были проведены огневые испытания[4]:

• двигателя РД-0146 с лазерным поджигом компонентов топлива;
• двигателя РД-0146Д в штатных условиях вакуума;
• двигателя РД-0146ДМ на топливе жидкий кислород — сжиженный природный газ.

29 декабря 2021 года Роскосмос сообщил о успешном испытании двигателя РД0146Д-1, в ходе которого включение, работа на заданных режимах и останов двигателя прошли в полном соответствии с заложенной программой.[23][24]

См. также

• RL-10
• M10 (ЖРД)^[англ.]
• AVUM

Примечания

1. Журнал «Новости космонавтики», 2001, Таблица — Кислородно-водородные двигатели безгазогенераторной схемы.
2. История. РД0146  (неопр.). КБХА. Дата обращения: 25 декабря 2010. Архивировано 26 сентября 2011 года.
3. РД-0146/0146Д  (неопр.). НПО «Энергомаш». Дата обращения: 23 сентября 2019. Архивировано 23 сентября 2019 года.
4. РД0146. РД0146Д. Ракета-носитель «Ангара-А5»  (неопр.). КБХА. Архивировано 8 марта 2019 года.
5. Журнал «Новости космонавтики», 2001.
6. Двигатель «Ангары» оснастят уникальным турбонасосом  (неопр.). Газета «Известия» (8 октября 2009). Дата обращения: 23 сентября 2019. Архивировано 23 сентября 2019 года.
7. Полёт нормальный. Воронежское КБ делает новые двигатели  (неопр.). Газета «Известия» (20 декабря 2002). Архивировано 1 ноября 2009 года.
8. Журнал «Космическая техника и технологии», 2014, Таблица 2 — Основные параметры двигателей семейства РД-0146, с. 65.
9. История. РД0146Д  (неопр.). КБХА. Дата обращения: 25 декабря 2010. Архивировано 26 сентября 2011 года.
10. Афанасьев И. Космодром, где ракеты остаются на Земле // «Новости космонавтики» : журнал. — М.: Издательский центр «Экспринт», 1999. — Т. 9, вып. №12 (203). — С. 56—57. — ISSN 1561-1078. Архивировано 6 марта 2012 года.
11. Афанасьев И. Звездочка для Индии // «Новости космонавтики» : журнал. — М.: Издательский центр «Экспринт», 2000. — Вып. №1 (204). — ISSN 1561-1078. Архивировано 27 марта 2011 года.
12. Афанасьев И. Звездочка для Индии // «Новости космонавтики» : журнал. — М.: Издательский центр «Экспринт», 2000. — Вып. №2 (205). — ISSN 1561-1078. Архивировано 12 мая 2011 года.
13. Журнал «Космическая техника и технологии», 2014, Кислородно-водородные ЖРД безгазогенераторной схемы, с. 63.
14. Жидкостный ракетный двигатель РД-0146  (неопр.). ГКНПЦ имени М. В. Хруничева.
15. В ОАО КБХА успешно прошли огневые испытания безгазогенераторного кислородно-водородного двигателя РД0146Д  (неопр.). КБХА (27 августа 2012).
16. В Воронеже проведены первые огневые испытания кислородно-водородного двигателя РД0146Д  (неопр.). REGNUM (27 августа 2012). Дата обращения: 23 сентября 2019. Архивировано 23 сентября 2019 года.
17. В КБХА проведены испытания ракетного двигателя с лазерной системой зажигания  (неопр.). КБХА (4 декабря 2012). Дата обращения: 24 сентября 2019. Архивировано 15 августа 2020 года.
18. КБХА провело первые в РФ испытания ракетного двигателя РД0146Д  (неопр.). «РИА Новости» (5 декабря 2012). Дата обращения: 24 сентября 2019. Архивировано 24 сентября 2019 года.
19. В КБХА успешно начат этап доводочных испытаний кислородно-водородного двигателя РД0146Д  (неопр.). КБХА (1 ноября 2013).
20. Воронежское КБХА провело испытания двигателя для «Ангары-А5»  (неопр.). «РИА Новости» (1 ноября 2013). Дата обращения: 23 сентября 2019. Архивировано 23 сентября 2019 года.
21. В КБХА проведены испытания двигателя РД0146Д в высотных условиях  (неопр.). КБХА (22 ноября 2013).
22. На воронежском КБХА ракетный двигатель РД0146Д испытали в высотных условиях  (неопр.). REGNUM (25 ноября 2013). Дата обращения: 23 сентября 2019. Архивировано 23 сентября 2019 года.
23. Новости. Проведены испытания кислородно-водородного двигателя для «Ангары-А5»  (неопр.). www.roscosmos.ru. Дата обращения: 30 декабря 2021. Архивировано 29 декабря 2021 года.
24. Госкорпорация «Роскосмос»  (неопр.). Telegram. Дата обращения: 29 декабря 2021. Архивировано 29 декабря 2021 года.

Литература

• Гуртовой А. А., Лобов С. Д., Рачук В. С., Шостак А. В. Работы КБ химавтоматики по созданию кислородно-водородных жидкостных ракетных двигателей // «Космическая техника и технологии» : журнал. — Королёв: РКК «Энергия», 2014. — Вып. 1 (4). — С. 60—66. — ISSN 2308-7625.
• Афанасьев И. Огневые испытания воронежского ЖРД // «Новости космонавтики» : журнал. — М.: Издательский центр «Экспринт», 2001. — Вып. №12 (227). — ISSN 1561-1078. Архивировано 9 ноября 2011 года.

Ссылки

• РД-0146/0146Д  (неопр.). НПО «Энергомаш» имени академика В. П. Глушко.
• РД0146. РД0146Д. Ракета-носитель «Ангара-А5»  (неопр.). КБХА.
• Жидкостный ракетный двигатель РД-0146  (неопр.). ГКНПЦ имени М. В. Хруничева.
• Anatoly Zak. RD-0146 rocket engine (англ.). RussianSpaceWeb.com.