РД-170

РД-170 — это советский и российский жидкостный ракетный двигатель, работающий на компонентах топлива «керосин — жидкий кислород». Является самым мощным в мире жидкостным ракетным двигателем по тяге на уровне моря (740—800 тс в вакууме). Разработан в 1970-х — 1980-х годах в Научно-производственном объединении «Энергомаш» имени В. П. Глушко (ныне АО «НПО Энергомаш имени академика В. П. Глушко») под руководством главного конструктора В. П. Радовского. Предназначался для первой ступени сверхтяжёлой ракеты-носителя «Энергия».

История создания

Предпосылки и начало разработки

В середине 1970-х годов в СССР в рамках программы «Энергия — Буран» потребовался мощный и экономичный двигатель для первой ступени новой сверхтяжёлой ракеты-носителя. Основным требованием была способность выводить на орбиту многоразовый космический корабль «Буран» массой до 105 тонн. Для этого требовалась тяга на уровне моря около 740 тонн. Разработка была поручена НПО «Энергомаш», имевшему большой опыт в создании мощных кислородно-керосиновых двигателей (например, РД-253 для «Протона»).

Конструктивные особенности

Двигатель РД-170 выполнен по схеме с дожиганием окислительного газа. Это означает, что топливо (керосин) сначала сгорает в предкамерах с избытком кислорода, а затем полученный горячий газ подаётся в основную камеру сгорания, где сгорает с остатком керосина. Такая схема обеспечивает высокий удельный импульс (около 310 с в вакууме) и позволяет достичь рекордной тяги.

Конструкция включает четыре камеры сгорания, работающие на один турбонасосный агрегат (ТНА). Это решение было принято для снижения массы и габаритов двигателя: один ТНА мощностью около 170 МВт обслуживает сразу четыре камеры. Каждая камера имеет собственное сопло, что позволило обеспечить высокую надёжность и управляемость. Для управления вектором тяги используются качающиеся камеры (отклонение до ±7°).

Испытания и доводка

Первый запуск РД-170 состоялся в 1976 году на стенде НПО «Энергомаш» в Химках. В ходе испытаний были выявлены проблемы с устойчивостью горения и ресурсом турбонасоса. После серии доработок двигатель прошёл полный цикл огневых испытаний в 1980 году. Всего до 1987 года было изготовлено около 30 экземпляров, из которых 20 прошли лётные испытания.

Эксплуатация

Ракета-носитель «Энергия»

РД-170 устанавливался в боковых блоках первой ступени ракеты-носителя «Энергия». Каждый боковой блок (их было четыре) содержал по одному двигателю. Таким образом, общая тяга на старте составляла около 3200 тс (в вакууме — до 4000 тс). Первый запуск «Энергии» состоялся 15 мая 1987 года с космодрома Байконур. Второй и последний запуск — 15 ноября 1988 года, когда «Энергия» вывела на орбиту корабль «Буран». Оба пуска прошли успешно.

Снятие с производства и последующее использование

После прекращения программы «Энергия — Буран» в 1993 году производство РД-170 было остановлено. Однако накопленный задел и опыт были использованы для создания семейства двигателей РД-171, РД-173, РД-180 и РД-191. В частности, двигатель РД-180 (с двумя камерами) используется на американских ракетах-носителях Atlas V, а РД-191 (однокамерный) — на российских «Ангара-А5». РД-170 остаётся непревзойдённым по тяге среди жидкостных двигателей на керосине.

Технические характеристики

Значение и рекорды

РД-170 является самым мощным жидкостным ракетным двигателем в истории. Его тяга на уровне моря (740 тс) не превзойдена ни одним другим серийным двигателем. Для сравнения, американский двигатель F-1 (использовавшийся на «Сатурне-5») развивал тягу около 680 тс, но работал на схеме без дожигания. РД-170 также превосходит по тяге двигатели RS-68 (Delta IV) и Vulcain (Ariane 5). Удельный импульс РД-170 (338 с в вакууме) остаётся одним из лучших среди кислородно-керосиновых двигателей.

Критика и ограничения

Несмотря на рекордные характеристики, РД-170 имел ряд недостатков. Основным была высокая сложность и стоимость производства. Турбонасосный агрегат мощностью 170 МВт требовал уникальных материалов и технологий. Кроме того, двигатель был рассчитан на одноразовое использование (хотя допускал до 10 включений в стендовых условиях). В программе «Энергия — Буран» предполагалось многоразовое использование боковых блоков, но на практике это не было реализовано. Также двигатель имел относительно низкий ресурс по сравнению с более поздними разработками (например, РД-191).

Наследие

Технологии, отработанные на РД-170, легли в основу целого семейства двигателей, используемых в России и за рубежом. В частности, двигатель РД-180 (двухкамерный) с 2000 года применяется на американских ракетах Atlas V, а РД-191 (однокамерный) — на российских «Ангара-А5». В 2020-х годах ведётся разработка двигателя РД-171МВ, который должен стать модернизированной версией РД-170 для перспективных ракет-носителей. РД-170 остаётся символом высочайшего уровня советской и российской ракетной техники.

Источники

• Раков, В. И. «Жидкостные ракетные двигатели: история и современность». — М.: Машиностроение, 2005.
• Глушко, В. П. «Развитие ракетного двигателестроения в СССР». — М.: Наука, 1987.
• Технический отчёт НПО «Энергомаш» по двигателю РД-170, 1988.
• «Ракетно-космическая корпорация „Энергия“ имени С. П. Королёва: история и проекты». — Королёв, 2010.
• Данные с сайта АО «НПО Энергомаш имени академика В. П. Глушко» (раздел «Продукция»).