РД-0169

РД-0169 — это российский жидкостный ракетный двигатель, разработанный в Конструкторском бюро химавтоматики (КБХА, ныне входит в состав АО «Конструкторское бюро химавтоматики», г. Воронеж) для перспективных средств выведения космических аппаратов. Относится к классу двигателей закрытого цикла с дожиганием окислительного генераторного газа. Известен также под индексом 14Д23.

История создания

Разработка РД-0169 началась в 1990-х годах в рамках программы создания семейства унифицированных кислородно-водородных двигателей для ракет-носителей нового поколения. Основной целью было создание двигателя, способного работать на экологически чистых компонентах топлива — жидком кислороде (окислитель) и сжиженном природном газе (СПГ, горючее), в первую очередь метане. Использование метана рассматривалось как перспективная альтернатива традиционному керосину благодаря ряду преимуществ: более высокой удельной импульс, меньшему нагарообразованию в камере сгорания и лучшей охлаждающей способности.

Первые стендовые испытания отдельных узлов и агрегатов двигателя были проведены в начале 2000-х годов. В 2005 году были завершены огневые испытания газогенератора. В 2009 году прошли испытания полноразмерного двигателя в составе ракетного блока. К 2015 году программа лётно-конструкторских испытаний была в значительной степени завершена, однако серийное производство и применение двигателя на ракетах-носителях не было начато. Дальнейшие работы по РД-0169 были приостановлены в пользу разработки двигателя РД-0177 (14Д24) на тех же компонентах топлива, но с улучшенными характеристиками.

Конструкция

РД-0169 представляет собой однокамерный жидкостный ракетный двигатель, выполненный по схеме с дожиганием окислительного генераторного газа. Это означает, что часть топлива (горючее) сжигается в газогенераторе с избытком окислителя, а полученный горячий газ (с высоким содержанием кислорода) подаётся в турбину турбонасосного агрегата (ТНА) и затем — в камеру сгорания, где происходит окончательное сгорание с остальным топливом. Такая схема обеспечивает высокий коэффициент полезного действия и удельный импульс.

Основные узлы

• Камера сгорания: выполнена из жаропрочных сплавов, с внутренним охлаждением за счёт протекания горючего (метана) через каналы в стенках. Форсунки головки камеры обеспечивают эффективное смесеобразование и устойчивое горение.
• Турбонасосный агрегат (ТНА): состоит из насосов окислителя (жидкий кислород) и горючего (сжиженный метан), а также газовой турбины, вращающей насосы. ТНА обеспечивает подачу компонентов топлива под высоким давлением (до 250–300 атмосфер) в камеру сгорания.
• Газогенератор: устройство для получения генераторного газа, который приводит в действие турбину ТНА. В газогенераторе сжигается часть горючего с избытком окислителя.
• Система управления: включает в себя клапаны, регуляторы и датчики, обеспечивающие запуск, работу и остановку двигателя, а также поддержание заданных параметров (давления, расхода топлива, температуры).

Технические характеристики

Основные параметры двигателя РД-0169 (по данным открытых источников, в том числе материалов КБХА):

Примечание: точные значения могут незначительно различаться в зависимости от модификации и режима работы.

Применение

РД-0169 разрабатывался для использования в качестве маршевого двигателя первой ступени перспективных российских ракет-носителей. В частности, рассматривался как основной двигатель для ракет-носителей семейства «Союз-5» (проект «Иртыш») и «Союз-6» (проект «Волга»), а также для ракет-носителей среднего класса, создаваемых в рамках программы «Амур-СПГ». Однако ввиду приостановки работ по двигателю, его применение в серийных ракетах не состоялось. Вместо него для этих проектов был выбран двигатель РД-0177 (14Д24), который является дальнейшим развитием конструкции РД-0169, но с рядом усовершенствований.

Сравнение с аналогами

РД-0169 является одним из немногих в мире разработанных кислородно-метановых двигателей большой тяги закрытого цикла. Среди зарубежных аналогов можно выделить:

• BE-4 (США, компания Blue Origin): также работает на кислороде и метане, развивает тягу около 2400 кН. Используется на ракетах-носителях Vulcan Centaur и New Glenn.
• Raptor (США, компания SpaceX): работает на кислороде и метане, имеет тягу около 2300 кН (в версии Raptor 2). Используется на ракетах-носителях Starship/Super Heavy.
• LE-9 (Япония, JAXA/Mitsubishi Heavy Industries): работает на кислороде и водороде, имеет тягу около 1500 кН. Используется на ракете H3.

По сравнению с этими двигателями, РД-0169 обладает сопоставимыми характеристиками, однако его разработка не была доведена до серийного производства. Основное отличие — в конструктивных решениях и используемых материалах, а также в ориентации на российскую производственную базу.

Дальнейшее развитие

Несмотря на приостановку работ по РД-0169, накопленный при его создании опыт был использован при разработке двигателя РД-0177 (14Д24). Этот двигатель, также работающий на кислороде и метане, имеет улучшенные характеристики (повышенная тяга, удельный импульс, ресурс) и рассматривается как основной для перспективных российских ракет-носителей, в том числе для многоразовой ракеты «Амур-СПГ». Кроме того, на базе РД-0169 разрабатывались модификации с уменьшенной тягой для использования в качестве двигателей верхних ступеней.

Источники

• Материалы Конструкторского бюро химавтоматики (КБХА) — официальные пресс-релизы и технические отчёты.
• Публикации в отраслевых журналах: «Космонавтика и ракетостроение», «Ракетно-космическая техника».
• Данные из открытых баз данных по ракетным двигателям (например, Encyclopedia Astronautica).
• Интервью с главным конструктором КБХА В. В. Гороховым (2010-е гг.).
• Материалы научно-технических конференций (например, «Королёвские чтения»).