Защо САЩ купуват руски ракетни двигатели RD-180
В почти всеки пост за Илон Мъск със сигурност възниква въпросът: „Ако американците са толкова готини, защо тогава купуват руски ракетни двигатели?“ Ще се опитам да отговоря.
Първо, малко теория. Единственият тип двигател, който може да откъсне ракета от Земята и да ускори до необходимата скорост, е ракетен двигател с течно гориво (LRE). Да, помня за твърдото гориво, но серийно те се използват само заедно с течност.
LRE има много характеристики, но в този случай се интересуваме само от четири:
Да започнем по ред.
Видове горива LPRE използва различни видове - три основни двойки гориво и окислител се използват за търговски използвани двигатели. Това са водород-кислород, кислород-керосин и хептил-амил. Последната двойка са много опасни отрови, първите две, когато се пуснат в атмосферата, се изпаряват и не вредят на околната среда. Съответно има две възможности за гориво - керосин и водород. Водородът ви позволява да получите по-голям специфичен импулс (повече за това по-долу), но той има по-ниска плътност, което изисква увеличаване на размера на резервоара за гориво.
Двигателят е проектиран само за един вид гориво и промяната всъщност създава нов двигател. В същото време водородните двигатели практически не се използват в СССР-Русия. СССР-Русия обаче е лидер в керосиновите двигатели - например САЩ не са създали (и не планират) керосинов двигател със затворен цикъл, който е по-ефективен от двигател с течно гориво с отворен цикъл. По-трудно е обаче да се приложи затворен цикъл.
Специфичен импулс (SI) - това е характеристика на количеството движение, което двигателят е в състояние да създаде, като е консумирал единица гориво. Съответно, колкото по-висок е SI, толкова по-ефективен е двигателят, тъй като при същия разход на гориво той може да създаде повече тяга или да работи за повече време. Потребителският интерфейс също се счита за една от основните характеристики на ефективността на двигателя.
Зависи от горивото. Така че двойката кислород-водород теоретично ви позволява да получите импулс от 428 секунди във вакуум. Кислород-керосин - 335 s, хептил-амил - 318 s. Измерва се в секунди - т.е. колко секунди двигателят е в състояние да създаде тяга от 1 kgf, докато харчи 1 kg гориво. В реалния живот потребителският интерфейс ще бъде по-малък, тъй като няма перфектен двигател. Намалява импулса и отворената верига на двигателя - с него част от горивото, което задвижва помпите, се изхвърля и не участва в създаването на тяга.
Тяга на двигателя - това е силата, която двигателят може да приложи към ракетата. промени в нютони или тонови сили (tf). Повече двигател - повече тяга, всичко е просто. Също така трябва да се помни, че тягата (както и специфичният импулс) във вакуум е по-голяма, отколкото в атмосферата.
Накрая, цена. Важно е, защото двигателите се купуват и продават (виж заглавието). Абсолютната цена обаче ще бъде важна за нас и цената на двигателя по отношение на сила на тягата - в края на краищата можете да доставите дузина евтини малки двигатели, или можете да доставите един голям и скъп.
Това обаче е и най-недостъпната опция. Секунди и тонове са публично достъпни, а точните цени не. Продажната цена и цената могат да варират значително. И да се преизчисли цената на двигател, създаден в планова икономика преди половин век, в съвременни долари или рубли е напълно нереалистично.