ДП-120U, РД-120К, РД-120U - нужны ли они?

[SpaceR]

У меня вызывает большие сомнения возможность использования боковушек с НК-33 на стартовой позиции Р-7.

Почему вдруг?

[Salo]

А какой у неё будет РЗТ? И как Вы её впишете в тюльпан?

[SpaceR]

Из той же диссертации:

Вызывает антирес такой впечатляющий разнобой с давлением на срезе.
Где же всё-таки оптимум?  :roll:

РД-120К это вариант РД-120 с земным соплом, который прорабатывался в 80-е годы для первой ступени ракеты 11К55 КБ Полёт.

Интересно...
А КБ Полёт тоже делало свой вариант 11К55 ? Как альтернативу?

[Дмитрий В.]

А КБ Полёт тоже делало свой вариант 11К55 ? Как альтернативу?

Как я понимаю, у 55-й вариантов было не меньше, чем у 37-й :roll:

[SpaceR]

А какой у неё будет РЗТ? И как Вы её впишете в тюльпан?

РЗТ не знаю, а стартовая больше 480 тонн с ПГ=16-17 т.
Но при переделке стартовых опор под более широкий "верх" (жаль, картинку так и не нашёл) разумно поднять и их несущую способность.
К тому же тут ещё будет и промежуточный вариант с тремя НК-33 (2ББ+ЦБ), с ПГ где-то 9 т - замена "Союзу-2". Но это конечно не сразу.

Хоть и не самый дешевй, но вполне нормальный вариант.

[SpaceR]

Вот попалось:

ИМХО второй предельный вариант РН Союз (на сколько я понимаю)

[Salo]

А какой у неё будет РЗТ? И как Вы её впишете в тюльпан?

РЗТ не знаю, а стартовая больше 480 тонн с ПГ=16-17 т.
Но при переделке стартовых опор под более широкий "верх" (жаль, картинку так и не нашёл) разумно поднять и их несущую способность.
К тому же тут ещё будет и промежуточный вариант с тремя НК-33 (2ББ+ЦБ), с ПГ где-то 9 т - замена "Союзу-2". Но это конечно не сразу.

Хоть и не самый дешевй, но вполне нормальный вариант.

Под широкий верх как раз ничего переделывать не надо. Вован об этом писал. А вот боковушки с другими габаритами могут создать проблемы с выходом ракеты из стартового сооружения.
Да и какой смысл делать ещё одну Ангару пусть и на НК-33? Ангара-3 имеет ту же ПН.

[SpaceR]

РЗТ не знаю, а стартовая больше 480 тонн с ПГ=16-17 т.
. . .

. . .
Да и какой смысл делать ещё одну Ангару пусть и на НК-33? Ангара-3 имеет ту же ПН.

16-17 т ??  :shock:

А смысл как раз простой и логичный - ПТК НП.
Хотя  по РН для него уже ряд решений принят, но есть сомнения в их целесообразности...  :roll:

[Salo]

Если Вам не подходит Ангара-3, возьмите Ангару-5П и будет Вам счастье. Ещё и РД-0124 сэкономите. :roll:
И бесплатный бонус в 1-2 т ПН.

[Salo]

РЗТ не знаю, а стартовая больше 480 тонн с ПГ=16-17 т.
. . .

. . .
Да и какой смысл делать ещё одну Ангару пусть и на НК-33? Ангара-3 имеет ту же ПН.

16-17 т ??  :shock:

А смысл как раз простой и логичный - ПТК НП.
Хотя  по РН для него уже ряд решений принят, но есть сомнения в их целесообразности...  :roll:

Кстати, а на какое наклонение были эти 16-17 т?  :wink:

[SpaceR]

Если Вам не подходит Ангара-3, возьмите Ангару-5П и будет Вам счастье.

Мне - не будет. Да и Роскосмосу пмсм тоже.
Идея "убивания двух зайцев" как раз в их различии.
1-не нужно прекращать ВСЕ пуски из-за аварии одной из РН
2-конкуренция сдерживает рост цен и дает стимулы к снижению себестоимости
3-для пусков ПТК НП будут использоваться менее напряжённые ЖРД, что повышает надёжность и оперативность реагирования на отклонения их параметров.

Кстати, а на какое наклонение были эти 16-17 т?  :wink:

В таблице указаны 49 град.

[Salo]

А сколько будет у Ангары-3 на наклонение 49 градусов?

[hecata]

3-для пусков ПТК НП будут использоваться менее напряжённые ЖРД, что повышает надёжность и оперативность реагирования на отклонения их параметров.

Прям холивар какой-то, эти напряженные двигатели. 4 отказавших двигателя на 120 емпни слетавших (рд170 + рд180). Из них 3 - в 80-е годы.

[SpaceR]

3-для пусков ПТК НП будут использоваться менее напряжённые ЖРД, что повышает надёжность и оперативность реагирования на отклонения их параметров.

Прям холивар какой-то, эти напряженные двигатели. 4 отказавших двигателя на 120 емпни слетавших (рд170 + рд180). Из них 3 - в 80-е годы.

Не-не. Не надо путать.
Я и сам не вижу чрезмерной опасности использования ЖРД семейства 170-х, но просто пытаюсь поставить себя на место осторожных консерваторов из Роскосмоса и ЦНИИМАШа.
Они, к примеру, даже о 0124-м отзывались (если верить сообщениям на форуме) как о "напряженном". И под этой мотивацией (по тем же предположениям) считали нецелесообразным их использование на РН для ПТК НП.

Закавыка, кроме прочего, в скорости развития возможной аварии в двигателе. Были опасения в том, что система безопасности КК не успеет среагировать, в результате экипаж подвергается дополнительному риску, поскольку не успеет произойти аварийное отделение.
Некоторый опыт получен при авариях Н1 и разработке её системы безопасности - у НК-33 давление близкое к РД-0124 и РД-120. Но всё равно скорость аварийных процессов заметно быстрее, чем у двигателей Союза-У.
Следовательно, под пилотируемые пуски на новых ЖРД систему безопасности придётся модернизировать.
Думаю, этот вопрос решаем, по мере набора статистики полетов РД-0124 - но чем больше давление, тем сложнее такая система и дороже отработка. Вот это видимо и смущает Роскосмос.

Если же речь о беспилотных пусках, то тут у семейства 170-х всё пучком. За технологией только следи (как и везде, по сути).

[Apollo13]

http://www.b14643.de/Spacerockets/Diverse/Energomash_RD-120/

[Salo]

https://ria.ru/20190515/1553518450.html

Россия возобновляет производство ракетного двигателя РД-120
17:24

МОСКВА, 15 мая - РИА Новости. Научно-производственное объединение Энергомаш (входит в госкорпорацию "Роскосмос" )  сообщило в среду, что возобновляет производство ракетного двигателя РД-120, который более 30 лет изготавливался на Украине.
Двигатель РД-120 был разработан НПО Энергомаш в 1976-1985 годах для второй ступени ракеты-носителя "Зенит", производимой на Украине. Он серийно изготавливался на украинском Южном машиностроительном заводе.
"Этот двигатель не изготавливался (Энергомашем) уже более 30 лет. И в настоящее время происходит возобновление производства, его модернизация, улучшение каких-то характеристик для применения его в составе новых российских уже перспективных ракет", - сказал мастер литейного цеха НПО Энергомаш Владислав Паламарчук в видео, размещенном на сайте предприятия.
На сайте НПО Энергомаш также говорится, что ведется разработка двигателя РД-120К (РД-120U) – модификации РД-120 с коротким соплом для перспективных ракет. На данный момент проведены 2 огневых испытания одного двигателя. Сообщается, что его разработка началась в 1986 году.

https://www.youtube.com/watch?v=jlypEbnvEVo
https://www.youtube.com/watch?v=jlypEbnvEVo

[Salo]

А КБЮ окучивает ту же поляну с другой стороны:

bvs4760 пишет:
Немного по двигателю чтобы не было всяких догадок. Большинство узлов и агрегатов, входящих в состав двигателя РД870, заим­ствуют из двигателя 11Д123, за исключением камеры. При этом камера (без форсу­ночной головки) может быть заимствуема из двигателя 15Д117. Главный клапан го­рючего, устанавливаемый на камере, и форсуночная головка заимствуются из двига­теля 11Д123 с соответствующей разработкой КД. Гидрореле, обеспечивающее на двигателе 11Д123 переключение регулятора расхода с пускового режима на основ­ной, заменено на ЭГК, как реализовано на двигателе КРД120. Пневмоблок на двига­теле РД870 новой разработки с использованием ЭПК двигателя 11Д123. Так как дви­гатель 11Д123 стационарный, а двигатель РД870 качается в двух взаимно перпенди­кулярных плоскостях, то в его состав введен карданный узел, который устанавливается над форсуночной головкой камеры сгорания (через переходной ко­нус). Также учитывая, что двигатель РД870 предназначен для использования на пер­вой ступени РН, в состав двигателя введены клапана слива горючего, необходимые для его слива в случае отмены пуска. Также введена система эжектирования для уда­ления газа из тракта горючего двигателя перед его заполнением с целью обеспечения необходимой полноты заполнения. Тяга на Земле/в пустоте - 79,4/88,4 т. Удельный импульс на Земле/в пустоте - 298/332 с. Давление в камере - 160 ат, время работы - 200 с, сухая масса - 1200 кг.
 

В диссертации Фатуева приводился такой вариант модернизации:
Кандидатская диссертация Фатуева Игоряя Юрьевича "Исследования проблем, связанных с модификацией двигателя РД-120 для первых ступеней ракет-носителей коммерческого назначения"
 
С целью удешевления земного варианта двигателя было предложено использовать камеру сгорания 15Д117, заменив родную ФГ на ФГ от РД-120. Причём такую переделку предлагалось проделать на готовых 15Д117, приваривая к КС с сопловым насадком ФГ РД-120.

 

[Salo]

http://www.russianspaceweb.com/rd870.html

RD-870 could become Ukraine's first booster engine
 
More than quarter of a century after the end of the USSR, rocket engineers in the former Soviet republic of Ukraine are embarking on the development of a large rocket engine for the first stage of an indigenously built space vehicle. The RD-870 engine, intended to propel the first stage of the Tsyklon-4M (Cyclone-4M) rocket will be based on a Soviet-era second-stage engine but redesigned to lift the rocket off the launch pad, instead of firing in the stratosphere.
Previous chapter: Tsyklon-4M launch vehicle

 

The RD-870 engine at a glance:

Oxidizer	Liquid oxygen
Fuel	Kerosene ("Naftil" )
Ignition fuel	PG-2
Thrust at sea level / thrust in vacuum	79.4 tons / 88.46 tons
Specific impulse at sea level / specific impulse in vacuum	298 seconds / 332 seconds
Combustion chamber pressure	160 kilograms per square centimeter
Dry mass	1,280 kilograms
Burn duration	No more than 200 seconds
Engine dimensions	2,746 by 1,436 millimeters
Thrust variation range fr om nominal	+ or - 1.5 percent
Nominal propellant component ratio	2.6
Variation range in propellant component mass ratio fr om nominal amount	+ or - 10 percent
Nominal temperature of oxidizer	-182 degrees C
Nominal temperature of fuel	-15 degrees C

Burning non-toxic kerosene and cryogenic liquid oxygen, RD-870 is a closed-cycle engine, which means that the oxidizer gas created in the gas generator first performs its primary job of driving the engine's turbo-pump, which sucks propellant into the combustion chamber, and then it flows into the combustion chamber to burn with the rest of the propellant generating thrust. This complex system gives the engine some extra performance, compared to simpler designs wh ere generator gas is dumped overboard after it has driven the pump.
The RD-870 engine will fire for 200 seconds beginning at liftoff and it can not be restarted in flight.

History of the project
In 2016, KB Yuzhnoe in the city of Dnepr, Ukraine, began work on the Tsyklon-4M (Cyclone-4M) rocket, which would launch from Canada. The new commercial vehicle would be closely based on the Zenit and Antares space rockets but relying on Ukrainian-built engines, instead of the Russian RD-171 on Zenit and RD-181 on the Antares.
 With its roots deep in Soviet rocketry, KB Yuzhnoe accumulated extensive know-how in rocket propulsion. After the end of the Cold War, the company was able to retain its cadre of propulsion engineers, as well as production and testing facilities for rocket engines, thanks to its cooperation with China, Russia and South Korea. The ability to build rocket engines would be crucial if Ukraine wanted to build a self-reliant rocket industry after its very close ties to Russia were interrupted in 2014.
The Tsyklon-4M program would be the first significant step in the process of building a fully Ukrainian space launcher, resembling the Russian effort in the 1990s to develop the Soyuz-2 launch vehicle.
The best candidate for the first-stage propulsion system on Tsyklon-4M would be a cluster of four RD-120 engines with a thrust of 85 tons borrowed from Zenit's second stage. Although RD-120 was developed at NPO Energomash in Moscow, it was serially produced in Ukraine, with the exception of its combustion chamber supplied from Russia.
Early on, there was a proposal to build the RD-120K variant with a new nozzle optimized to operate at sea level, instead of nearly 60 kilometers above the Earth's surface, wh ere Zenit's second stage would normally ignite its RD-120. From the manufacturing standpoint, the easiest way to optimize RD-120 for work at sea level would be to order the combustion chamber with a new nozzle from NPO Energomash, but politics made such a deal impossible.
To make the engine fully indigenous, KB Yuzhnoe proposed to use 50 already available combustion chambers for the Russian RD-263 engine. Four RD-263 engines used to propel the first stage of the Soviet-era R-36M ICBM, burning hypergolic propellant.
The combustion chamber used in the RD-263 engine is similar to that used on the RD-120, but it has a nozzle optimized to work at sea level. However, because these chambers use a fuel injector that would not work with the kerosene and oxygen combination, the new engine would receive a fuel injector borrowed from the RD-120. The resulting hybrid was designated RD-870.

Early attempts to develop RD-870
The RD-870 engine was first proposed for the US Antares rocket to replace the troubled NK-33 engine on its first stage. However, because the Antares needed a replacement as soon as possible with a minimum of technical risk, its developer never seriously considered RD-870 and opted for the Russian RD-181 instead.
Another variant of the RD-870 engine, customized for ignition at high altitude and designated RD-872, was considered for the Mayak-S3.9A launcher, which never left the drawing board. Now, the engine's best hope rests with Tsyklon-4M.
Gimbal suspension system
Unlike its fixed position on the second stage of Zenit, each main engine on Tsyklon-4M would be attached to the first stage via a special gimbal mechanism. The gimbal will enable RD-870 to tilt up to six degrees from its vertical axis along the two planes perpendicular to each other in order to steer the rocket in flight. The gimbal will be located just above the injection system and connected to the combustion chamber via an adapter cone.

Other modifications to RD-120 to build RD-870
The combustion chambers for the RD-120 and RD-263 both feature a cooling system using fuel as a coolant, but the design of the cooling loop on the two engines is different, affecting the location of the fuel valve. On the RD-870, the fuel valve, borrowed from the RD-120, will be installed directly at the entrance into the cooling loop of the combustion chamber.
Several other modifications of the pneumatic and hydraulic systems of the original RD-120 were also introduced to increase the reliability of the new engine.
To reduce the time necessary for the engine to transition from ignition mode to full-thrust mode, a special hydraulic switch will be replaced with an electric valve. Its design will be based on a similar device developed at KB Yuzhnoe for the KRD-120 engine under a commercial agreement with China. Under the name YF-100, that Ukrainian engine successfully propelled a Chinese launch vehicle for the first time in 2015.
The RD-870 will also have modified hardware for filling the tanks of its pneumatic system. The pneumatic valves which are used to fill or drain pressurized gas, had previously shown some reliability problems, therefore they will be replaced with valves borrowed from the RD-8 (11D513) engine developed at the KB-4 division of KB Yuzhnoe for the second stage of the Zenit.
Also, the tank with a volume of 20 cubic decimeters, which was previously supplied by RKK Energia in Russia, will be replaced with a 25-cubic decimeter tanks also borrowed from the RD-8 engine.
Because the transition from the RD-120 to the RD-870 means a move from the second to the first stage, which lifts the rocket off the ground, the new engine will be upgraded with a fuel drainage valve, in case the liftoff has to be aborted on the launch pad.
Also, when RD-120 was ignited above the atmosphere, its fuel line would be vacuumized to expel any air and ensure its complete filling with fuel. For launching from the ground, RD-870 will receive a special ejector system to flush air out of the pipeline before filling it with fuel.
All these changes will require the development of a new design documentation for the RD-870 engine.

Switching to serial production
According to preliminary evaluations, KB Yuzhnoe could begin the manufacturing, assembling and testing the RD-870 engine with relatively minor upgrades to its existing production base, as long as the project relies on 50 already manufactured combustion chambers of the RD-263 engine. However, in order to resume the production of the combustion chambers, the existing factory equipment would have to be modernized. From eight to 10 chambers would be required for bench testing of the engine, leaving enough hardware for around 10 missions of the Tsyklon-4M rocket.
(To be continued)

 

The RD-870 technical heritage:

Component	Prototype engine
Combustion chamber	15D117 without the injector
Gas generator and propellant supply system (turbopump, BNAO, BNAG)	11D123 (RD–120)
Automatics system	11D123, RD-861K, 11D513
General assembly hardware	11D513
Gimbal, entrance lines, pipelines, filters, fixtures	Newly developed
Heat exchanger	11D123

[Искандер]

Зачем Южному РД-870 понятно - самое простое и дешевое решение для Циклон-4М за отсутствием альтернативы.
Для какого носителя Энергомаш делает 'земной' РД-120 - нет. Что-то сверхлегкое, но РД-120 это не бюджетное решение. Получается какой-то сверхлегкий носитель для военных нужд

[Salo]

Интересное замечание:

КС РД-120 производит самарский Металлист.
А Протон-ПМ производит РД-273 (15Д286) для Сармата, который является форсированным на 10% клоном РД-263 (15Д117).
Вот и вариант земного РД-120 с тягой 120 тс у Земли.