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美国自己能生产一流航天发动机,为什么还要买俄罗斯的?


自从美国购买俄罗斯的RD-180液氧煤油火箭发动机开始,已经进口了121台。第一批的101台是在1997年签订的合同,总价值为10亿美元。

中间还有一段小插曲,就是在而在2016年,美国国会决定自从2019起,就不再从俄罗斯进口RD-180液氧煤油火箭发动机了。只不过受诸多问题的限制,美国随后便取消了从俄罗斯进口RD-180发动机的禁令。这不,又重新签订了购买20台RD-180液氧煤油火箭发动机的合同,转了一圈之后发现还是RD-180香啊!随后又加购了20台。

由此可见:俄制RD-180型液氧煤油火箭发动机对美国还是有很大的吸引力。最起码,失去了RD-180之后,美国一时半会还找不到替代的型号,否则早就禁止继续进口了。

RD-180液氧煤油火箭发动机吸引美国之处

该火箭发动机主要是用于“宇宙神5”运载火箭的芯一级,而宇宙神5型运载火箭的芯一级安装了1台RD-180型液氧煤油火箭发动机,外带0~5个AJQ-60A固体助推器,起飞总推力为1035吨。

RD-180是俄罗斯动力机械科研生产联合体制造的一型双燃烧室,双喷嘴的液氧煤油火箭发动机,其采用分级燃烧循环,海平面推力为380吨,比冲为311秒;真空推力为423吨,比冲是338秒,燃烧室的实压为25.7Mpa,节流范围进一步扩大到40%~100%。

该火箭发动机的继承了RD-170的泵后摆技术,使得尾喷管的摆角可以达到8°。由于宇宙神运载火箭的箭体上有一条凸起的电子设备舱,导致无法外挂6台AJ-60A固体助推器。故宇宙神运载火箭的外挂助推器数量为0~5。

如此一来,就可以通过捆绑不同数量的助推器,来适应不同的发射任务要求。当捆绑奇数助推器时,就需要依靠RD-180液氧煤油火箭发动机的矢量喷嘴,来保证火箭的飞行的稳定性了。

而RD-180液氧煤油火箭发动机的价格也比较实惠,最开始的时候单价是1000万美元,尽管在2014年价格暴涨到2340万美元。

在选用RD-180型火箭发动机后的宇宙神5运载火箭的性价比依旧很高,发射价格为1.53亿美元,要比波音的德尔塔-4要高不少,毕竟该火箭的发射价格高达3.5亿美元。由此可见,宇宙神5型运载火箭的优势有多大,美国也舍不得它退役。

在使用RD-180液氧煤油火箭发动机之后,宇宙神5型运载火箭在发射的93次中,92次完全成功,另有一次部分成功。由此可见:RD-180型液氧煤油火箭发动机的可靠性还是比较高的。

综上所述,RD-180型液氧煤油火箭发动机的价格和性能以及高可靠性,正是吸引美国的三大因素。

其实,美国也不甘心让俄制RD-180液氧煤油火箭发动机卡脖子。早在2014年乌克兰危机后,美俄两国的关系日益下滑。在这种情况下,为了维护自身的安全以及航空的工业的可持续性,就立刻启动了RD-180火箭发动机的替换计划。

在《2015财年国防授权法案》中就要求美国在2019年前停止使用俄罗斯的RD-180型液氧煤油火箭发动机,并投入2.2亿美元研发新型火箭发动机。

而该项目给了洛克达因公司,它提出的LOXAR-1型液氧煤油火箭发动机方案,单台报价就高达2500万美元,并且这个报价还没有分摊10亿美元的研发费用。这一整套下来,花费绝对不菲,要远远超过2.2亿美元的最初计划。

既然重新研制一款液氧煤油火箭发动机的代价这么大,那还不如继续进口俄罗斯的RD-180。毕竟这也不是什么至关重要的部件,敏感性也不是那么大,也不会影响美国的国防安全。

其实,自从阿波罗计划过去之后,美国还相继研究了几款液氧煤油火箭发动机,如推力也达到了400吨级别。只不过,没过多久这些液氧煤油火箭发动机的研发就停止了,转而去研发大推力的液氢液氧火箭发动机。

美国放弃研发液氧煤油火箭发动机的原因,就是无法解决煤油结焦的问题。所以就另辟蹊径在液氢液氧火箭发动机上一路高歌,成为世界之最。

美国的火箭发动机技术

可以说,美国在液氧煤油,液氢液氧,液氧甲烷这三种液体燃料的火箭发动机技术上都是比较领先的。

液氧煤油火箭发动机

美国仅有的液氧煤油火箭发动机也就是作为土星五号的F-1,都清楚,该火箭发动机的推力不及前苏联的RD-170。

但是F-1属于单室单喷管,RD-170属于四室四喷管,而F-1的推力仅比RD-170小60吨,谁强孰弱一看便知。后来,美国无法解决煤油结焦的问题,便停止了在液氧煤油火箭发动机上发力。

液氢液氧火箭发动机

美国的液氢液氧火箭发动机的确是世界一流的,如主要作为芯一级的推力达到230吨的RS-25系列,推力340吨的RS-68系列;还有作为上面级的推力为11吨的RL-10B-2,推力为50吨的J-2。

可见,在液氢液氧火箭发动机技术上,美国的底蕴是相当雄厚的。

液氧甲烷火箭发动机

美国的BE-4液氧甲烷火箭发动机的推力高达240吨,这绝对是现役推力最大的液氧甲烷火箭发动机。

综上所述:美国的三种液体燃料火箭发动机技术都相当的先进,而要继续进口俄罗斯的RD-180液氧煤油火箭发动机,也是因为价格,时间等诸多因素的限制。

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