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Articulo de referencia

RD-107

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El RD-107 ( en ruso : Ракетный Двигатель-107 , romanizado :  Raketnyy Dvigatel-107 , lit. ' Motor de cohete 107 ' ) y su hermano, el RD-108 , son un tipo de motor de cohete utilizado en la familia de cohetes R-7 . Los motores RD-107 se utilizan en cada propulsor y el RD-108 en el núcleo central. Los motores tienen cuatro cámaras de combustión principales (cada una con una tobera ) y dos (RD-107) o cuatro (RD-108) cámaras vernier .

Los motores se desarrollaron por primera vez a mediados de la década de 1950 para lanzar el R-7 Semyorka , el primer misil balístico intercontinental . Posteriormente, el R-7 se adaptó a vehículos de lanzamiento espacial y los motores se han mejorado a lo largo de varias generaciones. Las versiones más recientes, los motores RD-107A y RD-108A, se utilizan para lanzar la Soyuz-2 , que se encuentra en servicio activo desde 2024.Una característica inusual de estos motores son las turbinas, impulsadas por la descomposición catalítica del H₂O₂ .

Diseño

Esquema de la turbobomba del motor de cohete NPO Energomash RD-107.

El RD-107 fue diseñado bajo la dirección de Valentin Glushko en la Oficina de Diseño Experimental (OKB-456) entre 1954 y 1957. Utiliza oxígeno líquido y queroseno altamente refinado (RG-1) como propelentes, operando en un ciclo de generador de gas . Como era típico en todos los descendientes de la tecnología de cohetes V-2 , la turbina es impulsada por vapor generado por la descomposición catalítica de H₂O₂ . El generador de vapor utiliza un catalizador sólido F-30-PG . Este consiste en gránulos de hierro oxidado poroso de tamaño variable , la mitad de los cuales están recubiertos con una mezcla de permanganato de potasio y sodio . Cada motor utiliza cuatro cámaras de combustión principales fijas. El RD-107 tiene dos cámaras de combustión adicionales con control vectorial de empuje en un solo plano para proporcionar control de actitud. El RD-108 tiene cuatro controles vectoriales para proporcionar control vectorial completo a la etapa Blok-A. La unidad turbobomba de un solo eje incluye la turbina accionada por vapor, una bomba de oxidante, una bomba de combustible y un generador de gas nitrógeno para la presurización del tanque. [ 3 ]

Los motores RD-107 se utilizan en cada uno de los propulsores del cohete Soyuz-2 , y un único motor RD-108 se utiliza en la etapa Blok-A (la primera etapa central).

Una innovación importante de este motor fue la capacidad de utilizar una relación de mezcla variable entre combustible y oxidante. Las variaciones naturales en la fabricación de cada motor implicaban que, sin un control activo del consumo de propulsor, cada propulsor podía agotar el oxígeno y el combustible a un ritmo diferente. Esto podía resultar en hasta decenas de toneladas de propulsor sin usar cerca del final de la combustión. Generaría una enorme tensión en la estructura y causaría dificultades en la dirección debido al desequilibrio de masas. El sistema de control de la relación de mezcla se desarrolló para asegurar el consumo simultáneo de masa de propulsor entre los cuatro propulsores R-7. [ 3 ] [ 7 ]

Producción

Los motores RD-107 y RD-108 se producen en la planta JSC Kuznetsov en Samara, Rusia , bajo la supervisión de la sucursal Privolzhskiy de NPO Energomash , también conocida como la sucursal del Volga . [ 1 ] [ 3 ] [ 5 ] La sucursal Privolzhsky se organizó como una sucursal de OKB-456 en 1958, específicamente para la fabricación de los motores RD-107 y RD-108. La sucursal fue dirigida por YD Solovjev hasta 1960, luego por RI Zelenev hasta 1975, luego por AF Udalov hasta 1978, y actualmente está dirigida por AA Ganin. [ 8 ]

Versiones

Parte inferior de la Soyuz-2, donde se aprecian los motores RD-107 en cada propulsor y el RD-108 en el núcleo central. Cada uno cuenta con cuatro toberas y dos (RD-107) o cuatro (RD-108) toberas vernier.

Variantes de RD-107

Las modificaciones al diseño del RD-107 han dado lugar a la producción de varias versiones distintas del motor:

  • RD-107 ( índice GRAU : 8D74 ): Versión original. [ 4 ] Utilizado en versiones ICBM de los cohetes R-7 , Sputnik , Luna y Vostok . [ 3 ]
  • RD-107K (índice GRAU: 8D74K ): Versión mejorada del RD-107. Se utiliza en los cohetes Molniya , Vostok-2 , Vostok-2M y Voskhod . [ 3 ]
  • RD-107MM (índice GRAU: 8D728 o 8D74M ): Aumento del empuje respecto al RD-107K en un 5 %. [ 4 ] Utilizado en el Molniya-M y el Soyuz , adoptado universalmente en los vehículos R-7 en 1966. [ 3 ]
  • RD-117 (índice GRAU: 11D511 ): Cambios estructurales mejorados. [ 4 ] Utilizado en los cohetes Soyuz-U y Soyuz-U2 . [ 3 ]
  • RD-107A (índice GRAU: 14D22 ): Versión mejorada del RD-117 con un nuevo diseño de inyector. Reemplazó 260 inyectores centrífugos de dos componentes con más de mil inyectores de un componente que proporcionaron una aireación más fina del propulsor para una combustión más completa, reduciendo las vibraciones de alta frecuencia dentro de las cámaras de combustión y aumentando el impulso específico en aproximadamente 5 segundos (0,049 km/s) , o un cinco por ciento. [ 9 ] Utilizado en los cohetes Soyuz-FG , Soyuz-ST-A y Soyuz-ST-B . [ 3 ] 
  • RD-107A (índice GRAU: 14D22KhZ ): Versión de ignición química del RD-107A. Se utiliza en los cohetes Soyuz-2.1a y Soyuz-2.1b . [ 3 ] [ 5 ] [ 10 ]

Variantes de RD-108

Modificaciones similares han dado lugar a varias versiones distintas del RD-108:

  • RD-108 (índice GRAU: 8D75 ): Versión original. [ 4 ] Utilizado en los cohetes R-7 , Sputnik , Vostok y Voskhod . [ 3 ]
  • RD-108K (índice GRAU: 8D75K ): Versión mejorada del RD-108. Utilizado en el cohete Molniya . [ 3 ]
  • RD-108MM (índice GRAU: 8D727 o 8D75M ): Aumento del empuje respecto al RD-108K en un 5 %. [ 4 ] Utilizado en los cohetes Molniya-M y Soyuz . [ 3 ]
  • RD-118 (índice GRAU: 11D512 ): Cambios estructurales mejorados. [ 4 ] Utilizado en el cohete Soyuz-U . [ 3 ]
  • RD-118PF (índice GRAU: 11D512PF ): Variante del RD-118 optimizada para funcionar con combustible Syntin en lugar de RG-1 . Empleaba inyectores seleccionados para minimizar las inestabilidades sin modificar los métodos de construcción, pero requería la producción de un número considerable de motores para obtener inyectores que cumplieran con las estrictas especificaciones. Se utiliza en el cohete Soyuz-U2 . [ 3 ] [ 11 ]
  • RD-108A (índice GRAU: 14D21 ): Versión mejorada del RD-118 con un nuevo diseño de inyector. Reemplazó 260 inyectores centrífugos de dos componentes con más de mil inyectores de un componente que proporcionaron una aireación más fina del propulsor para una combustión más completa, reduciendo las vibraciones de alta frecuencia dentro de las cámaras de combustión y aumentando el impulso específico en aproximadamente 5 segundos (0,049 km/s) , o un cinco por ciento. [ 9 ] Utilizado en los cohetes Soyuz-FG , Soyuz-ST-A y Soyuz-ST-B . [ 3 ] 
  • RD-108A (índice GRAU: 14D21KhZ ): Variante de ignición química del RD-108A. Se utiliza en los cohetes Soyuz-2.1a y Soyuz-2.1b . [ 3 ] [ 5 ] [ 10 ]

Work on the 14D21 and 14D22 engines started in 1986, with a preliminary design completed in 1993. These engines incorporate a new injector head design to increase specific impulse. The first launch of a Progress cargo spacecraft using a launch vehicle equipped with these engines took place in May 2001. The first human spaceflight launch utilizing these engines took place in October 2002.[5]

See also

References

  1. 12"RD-107, RD-108". JSC Kuznetsov. Archived from the original on 21 July 2015.
  2. ↑"RD-107-8D74". Encyclopedia Astronautica. Archived from the original on 21 March 2002. Retrieved 14 July 2015.
  3. 12345678910111213141516171819"ЖРД РД-107 и РД-108 и их модификации"[RD-107 and RD-108 and their modifications] (in Russian). Retrieved 19 February 2024.
  4. 123456789"NPO Energomash list of engines". NPO Energomash. Archived from the original on 7 November 2014.
  5. 12345"RD-107/108". NPO Energomash. Archived from the original on 2 April 2015.
  6. ↑John R. London III (October 1994). LEO on the Cheap(PDF). Air University Press. pp. 68–69. ISBN 0-89499-134-5Archivado del original (PDF) el 14 de mayo de 2008.
  7. ↑ Chertok, Boris (junio de 2006). «Capítulo 16 : Los siete problemas del misil R-7». Rockets and People Vol. 2 : Creando una industria de cohetes (PDF) . Vol. 2 (NASA SP-2006-4110). NASA . pág. 292. Consultado el 15 de julio de 2015 .  
  8. ↑ "Historia" . Organización sin fines de lucro Energomash . Archivado del original el 18 de noviembre de 2014.
  9. 1 2 Zak, Anatoly; Chabot, Alain (25 de septiembre de 2019). "Soyuz-FG" . RussianSpaceWeb.com . Consultado el 12 de noviembre de 2024 .
  10. 1 2 Zak, Anatoly. "Vehículo de lanzamiento Soyuz-2 (14A14)" . RussianSpaceWeb .
  11. 1 2 3 Pillet, Nicolás. "Le lanceur Soyouz-U2 (11A511U-2)" [ El lanzador Soyuz-U2 (11A511U-2) ] (en francés). Kosmonavtika.com . Consultado el 14 de julio de 2015 .
  • ЖРД РД-107 y РД-108 y sus modificaciones
  • РД-107/108 en el sitio НПО Энергомаш
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