RD170系列火箭發(fā)動機俄羅斯研制的火箭發(fā)動機01發(fā)展沿革技術(shù)特點目錄02基本信息RD-170系列火箭發(fā)動機（英文：RD-170RocketEngine）是俄羅斯РД-170高壓補燃循環(huán)煤油/液氧火箭發(fā)動機，由俄羅斯動力機械科研生產(chǎn)聯(lián)合體為了能源號運載火箭設(shè)計及生產(chǎn)。發(fā)展共有超過10種改進型和衍生型號，推力涵蓋190噸~1000噸。是有史以來最強大的火箭發(fā)動機。用于蘇聯(lián)能源號運載火箭、天頂號運載火箭和天頂2號運載火箭，俄羅斯烏克蘭天頂2M/2SB/2SLB運載火箭和天頂-3SL運載火箭、美國宇宙神5型運載火箭、韓國羅老號運載火箭、以及俄羅斯聯(lián)盟2運載火箭和安加拉號火箭。發(fā)展沿革研制背景發(fā)射試驗研制歷程發(fā)展沿革研制背景RD-170發(fā)動機的研制最早要追溯到1973年。當(dāng)時N-I運載火箭發(fā)射的失敗后，就打算研制大推力的發(fā)動機，提議研制的RD-123發(fā)動機，推力要達到800噸，RD-150發(fā)動機的推力要達到1500噸。事實上RD-123和RD-150發(fā)動機達不到要求，RD-123發(fā)動機的推力只能達到125噸左右，設(shè)計中的RD-150發(fā)動機的推力最高只能達到1003噸。其次還有用于UR-700火箭的RD-270發(fā)動機，推力也能達到640噸，當(dāng)時在1967年到1969年進行了27次測試。但是測試中出現(xiàn)了問題，隨后沒有繼續(xù)進行。1974年到1980年，對4燃燒室的大推力的進行了測試，起先的時候還不叫RD-170，叫做11D168，也叫做UK（oxygeninstallations），是一種測試模型，是基于20世紀早期的RD-268發(fā)動機的。RD-268發(fā)動機是一款100噸級的發(fā)動機，燃料為偏二甲肼和四氧化二氮。當(dāng)時認為肼燃料和煤油燃料并沒有很大區(qū)別，因此并沒有特別要求使用煤油和液氧作為燃料，后來才改用煤油和液氧。1974年，動力機械制造科研生產(chǎn)聯(lián)合體對UK進行了2次測試，測試地點在莫斯科的東北方希姆基河（khimkiriver）旁邊，測試的模型分別叫做1UK和2UK，是一種100噸級的實驗型的發(fā)動機。實驗的項目包括化學(xué)點火、燃燒室的混合比、燃氣發(fā)生器、高頻狀態(tài)下的穩(wěn)定性、燃燒室的冷卻和可重復(fù)使用的材料等。從1974年到1977年總共有346個測試模型被建造，總共燃燒了19658秒，其中1個改進型號叫做1UKS。下一個模型的型號叫做3UK，用于測試發(fā)動機的燃氣發(fā)生器，它包含一臺全尺寸的燃氣發(fā)生器，2臺渦輪泵，1個縮小版的燃燒室，可以模擬燃燒時的壓力。燃氣發(fā)生器的工作溫度可以達到額定工作溫度的30%到80%。此項測試從1976年6月開始，到1978年9月結(jié)束?？偣灿?7個模型進行了132次測試，測試時間為5193秒。研制歷程這已經(jīng)可以在1982年6月26日進行天頂號運載火箭第一級測試了。令人非常驚奇的是，此次測試在6秒鐘后發(fā)生災(zāi)難，渦輪泵燒穿并發(fā)生爆炸，完全摧毀了整個第一級和整個測試臺。災(zāi)難后對RD-170/RD-171發(fā)動機的基本設(shè)計提出了一系列疑問，更何況，測試的型號是600噸的推力，而不是名義上的740噸的推力。決定成立一個跨部門的委員會來管理RD-170發(fā)動機的發(fā)展過程，并考慮用替代方案。委員會主席為瓦倫丁·立科霍斯辛（valentinlikhushin），他是莫斯科熱加工工藝科學(xué)研究所的負責(zé)人（簡稱為NIITP），其次還包括一些火箭專家，有留里卡（Arkhiplyulka）、尼古拉·庫茲涅佐夫（Nikolaykuznetsov）和格魯什科。在眾多替代方案中，動力機械制造科研生產(chǎn)聯(lián)合體的科爾佩克夫（Klepikov）提出一個方案：每一個燃燒室都裝一個小型的渦輪泵，并改造RD-170發(fā)動機，使每個燃燒室的推力為185噸，因此稱為MD-185，并采用模塊化設(shè)計，可適用于各種型號的火箭。實際上，此方案于1980年10月11日由前蘇聯(lián)的通用機械工業(yè)部（前蘇聯(lián)于1965年3月2成立的中央辦事處，負責(zé)監(jiān)督在蘇聯(lián)進行太空探索相關(guān)的所有問題，我們經(jīng)常能看到CCCP的字樣，就是此部門縮寫。開始有55個單位，包括設(shè)計局，工廠，企業(yè)等，到1966年時有134個單位，到1991年時有160個單位，蘇聯(lián)解體后，此部門歸入俄羅斯航天局）的謝爾蓋·阿法納西耶夫部長提出。由于經(jīng)歷N-I運載火箭的慘敗，阿法納西耶夫已經(jīng)下令成立一個沒有動力機械制造科研生產(chǎn)聯(lián)合體參與的部門，去設(shè)計一種推力強大的發(fā)動機，并去應(yīng)對RD-170發(fā)動機發(fā)展過程中出現(xiàn)的問題。由于在1977年到1978年間2UKS已經(jīng)測試成功，因此，2UKS可以作為MD-185的原型機。另外一個方案是，以庫茲涅佐夫設(shè)計局的NK-33火箭發(fā)動機為原型。發(fā)射試驗RD-171第一次完全成功發(fā)射是在1985年10月22日?！疤祉斕枴被鸺l(fā)射后，RD-170發(fā)動機在繼續(xù)測試，1985年11月已經(jīng)準備好進行暴風(fēng)雪號太空航天飛機火箭助推級的測試，測試地點還是在化工機械科學(xué)研究所的IS-102測試臺。到1987年5月總共有148臺RD-170發(fā)動機進行了473次點火測試，總共點火測試51845秒。隨后，在1987年5月15日，前蘇聯(lián)發(fā)射了第一枚能源號運載火箭火箭，發(fā)射過程中火箭的是正常工作的。1988年10月初，前蘇聯(lián)計劃進行第一次能源號運載火箭的發(fā)射，到那時已經(jīng)186臺RD-170發(fā)動機進行了618次發(fā)射，總共燃燒時間達到69579秒。1988年11月15日，第一次能源號運載火箭發(fā)射，此次發(fā)射相當(dāng)成功。不過在兩次發(fā)射后，對RD-170發(fā)動機的測試繼續(xù)進行，主要是為了繼續(xù)改進發(fā)動機，并在暴風(fēng)雪號太空航天飛機火箭上得到更好的應(yīng)用，希望能在1992年時完成。同時，飛行生產(chǎn)聯(lián)合體（POpolyot）在鄂木斯克州（omsk）的克魯塔亞（krutayagorka）建立其自己的測試臺，從1990年12月29日開始，有6臺RD-170發(fā)動機進行了測試。據(jù)報道，此試驗臺在1991年12月20日左右發(fā)生了爆炸，有證據(jù)顯示RD-170發(fā)動機沒有必要再進行進一步測試。當(dāng)1993年暴風(fēng)雪號太空航天飛機項目被取消后，已經(jīng)有14臺RD-170發(fā)動機裝在A組級的助推器上，并且存放在拜科努爾發(fā)射場的總裝廠房中。1996年到1997年，這些發(fā)動機被拆下后運回動力機械制造科研生產(chǎn)聯(lián)合體的工廠并改裝成RD-171發(fā)動機用于海射天頂號運載火箭。盡管RD-170發(fā)動機只執(zhí)行了2次能源號運載火箭任務(wù)，但是它的衍生型號使用很多

。技術(shù)特點功能特性結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)特點結(jié)構(gòu)設(shè)計RD-170發(fā)動機有4個燃燒室，一臺渦輪泵和2個預(yù)燃室。其中渦輪泵是單級的，整個渦輪泵系統(tǒng)還包括有一臺氧化劑泵，一臺兩級型的燃料泵，整個系統(tǒng)連接了低壓的燃料泵和氧化劑泵，并使推進劑增壓，防止渦輪泵形成空穴現(xiàn)象，從而防止燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象的出現(xiàn)。這渦輪泵有2個富氧預(yù)燃室燃燒后形成的高壓氣體來驅(qū)動，起先時，原本打算只用一個預(yù)燃室，這樣每秒種要燃燒掉1.5噸的推進劑，這樣的流量太大了。在RD-170發(fā)動機整個氧化劑和煤油的循環(huán)過程中，只有少部分推進劑通過預(yù)燃室，約占6%。這渦輪泵大約能產(chǎn)生257000匹馬力的動力。RD-170發(fā)動機可以在可以節(jié)流到額定功率的50%，且裝有萬向節(jié)——轉(zhuǎn)向裝置，它借助于8個液壓執(zhí)行機構(gòu)來執(zhí)行，可以沿1個方向軸擺動，RD-171的噴管沒有此種裝置，但是可以通過上層機械，整個機體沿2個方向軸擺動。根據(jù)測試得到了很多建議，提供軸向力的渦輪泵至少要有20%的能量儲備，壓力脈沖必須不超過正常工作水平的1～2%，在氧化性氣體的環(huán)境中要特別注意材料的絕緣性。功能特性RD-170是高性能、可操作、可重復(fù)使用的發(fā)動機。發(fā)動機大修間至少能重復(fù)使用二十次。飛行勤務(wù)、飛行準備是自動操作的。RD-170的可操作性使天頂號火箭不到一周即可發(fā)射一次。發(fā)動機性能比其它同類推進劑的助推器發(fā)動機高10}，發(fā)動機具有先進的實用型的健康監(jiān)控診斷和壽命預(yù)計系統(tǒng)。發(fā)動機于七十年代中期開始研制，1985年首次飛行，發(fā)動機質(zhì)量控制系統(tǒng)和規(guī)范要求嚴格，與美國的標(biāo)準接近。動力機械設(shè)計局有著廣泛研制的經(jīng)驗，研制風(fēng)險小，成本低。RD-170發(fā)動機由一臺兩預(yù)燃室驅(qū)動的高壓渦輪泵，四個噴注器/推力室，一體化的燃料和氧化劑增壓泵，用于閥作動和起動及關(guān)機吹除的氦氣瓶、推力架、擺動作動器、推進劑導(dǎo)管、自燃燃料點火器、程序和控制閥、護罩及遙測系統(tǒng)組成。RD-170為液氧/煤油分級燃