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 ロシアのNK-33はエアロジェット社によって改造され、AJ26-58と改名された。このAJ26-58はジョン・C・ステニス宇宙センターの試験台に展示されている。 | |
| 原産国 | ソビエト連邦 |
|---|---|
| 日付 | 1970年代 |
| デザイナー | クズネツォフ設計局 |
| メーカー | JSC クズネツォフ(マシノストロイテル) |
| 応用 | 1段目/2段目エンジン |
| 関連LV | |
| 前任者 | NK-15、NK-15V |
| 後継 | AJ26-58、AJ26-59、AJ26-62 |
| 液体燃料エンジン | |
| 推進剤 | LOX / RP-1 |
| サイクル | 段階的燃焼 |
| パンプス | ターボポンプ |
| パフォーマンス | |
| 推力、真空 | 1,680 kN (380,000 lb f ) |
| 推力、海面 | 1,510 kN (340,000 lb f ) |
| スロットル範囲 | 50～105% |
| 推力重量比 | 137 |
| チャンバー圧力 | 14.83 MPa (2,151 psi) |
| 比推力、真空 | 331秒（3.25km/秒） |
| 比推力、海面 | 297秒（2.91km/秒） |
| 寸法 | |
| 長さ | 3.7メートル（12フィート） |
| 直径 | 2メートル（6フィート7インチ） |
| 乾燥質量 | 1,240 kg (2,730 ポンド) |
| 参考文献 | |
| 参考文献 | [1] |
NK -33とNK-43は、 1960年代後半から1970年代前半にかけてクズネツォフ設計局によって設計・製造されたロケットエンジンである。NKという名称は、主任設計者ニコライ・クズネツォフの頭文字に由来する。NK-33は、製造当時は比推力が高く構造質量が低かったため、最も強力なLOX / RP-1ロケットエンジンの一つであった。これらは、不運に終わったソビエトのN1F月ロケット用に設計されたもので、N1の改良版であった。NK-33Aロケットエンジンは現在、ソユーズ2-1v打ち上げロケットの第1段に使用されている。NK-33エンジンの供給が尽きると、ロシアは新型のRD-193ロケットエンジンを供給する予定である。かつてはアンタレス 100ロケット シリーズの第一段エンジンでしたが、これらのエンジンは AJ-26 にブランド名が変更され、新しいアンタレス 200 およびアンタレス 200+ ロケット シリーズでは第一段エンジンにRD-181 を使用しています。これは RD-191 の改良版ですが、アトラス V の RD- 180で使用されている 2 つの燃焼室や、エネルギアおよびゼニット ロケット ファミリーのRD-170で使用されている 4 つの燃焼室、およびソユーズロケットのすべての派生型で使用されているRD-107、RD-108、RD-117、およびRD-118ロケット エンジンとは異なり、燃焼室が 1 つであるなどのいくつかの特性を共有しています。
デザイン
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NK-33シリーズエンジンは、高圧、再生冷却式酸素豊富段階燃焼サイクル二液 推進剤ロケットエンジンです。ターボポンプは、ベアリングを冷却するためにサブクール液体酸素（LOX）を必要とします。 [2]米国は、2000年代初頭の統合パワーヘッドデモンストレータープロジェクト まで、酸素豊富燃焼技術を調査していませんでした。[3]しかし、ソビエトはこの方法を完成させました。
問題は、高温の高圧酸素がエンジン全体に流れなければならないことです。この酸素に接触する表面がむき出しの金属であれば、腐食が早すぎます。この問題は、高温の酸素に接触するすべての金属表面に不活性エナメルコーティングを施すことで解決されました。[4]
NK-33エンジンは、地球から打ち上げられるロケットエンジンの中でも推力重量比が最も高いエンジンの一つです。これより高い比率を達成しているのは、 NPO Energomash RD-253、SpaceX Merlin 1D、SpaceX Raptorエンジンだけです。NK-43はNK-33に似ていますが、第一段ではなく上段用に設計されています。ノズルが長く、周囲の空気圧がほとんどない高度での動作に最適化されています。これにより、推力と比推力は高くなりますが、機体も長く重くなります。推力重量比は約120:1です。[5]
NK-33 と NK-43 の前身は、それぞれ以前の NK-15 エンジンと NK-15V エンジンです。
酸素を多く含む技術は、RD-170/-171エンジン、そのRD-180、および最近開発されたRD-191派生型に引き継がれていますが、これらのエンジンは、酸素を多く含む段階的燃焼サイクル技術、灯油/RP-1燃料、およびRD-191とその派生型であるRD-193やRD-181の場合、以前のロシア製ロケットエンジンの複数の燃焼室の代わりに単一の燃焼室を使用していることを除いて、NK-33と直接的な関係はありません。
歴史
N-1
N-1ロケットは、当初、第一段にNK-15エンジン、第二段に高高度用改良型（NK-15V）を使用していた。4回連続で打ち上げに失敗し、成功もなかったため、プロジェクトは中止された。ロケットの他の部分が改造または再設計されている間に、クズネツォフはNK-33とNK-43にそれぞれ貢献した。[6]第二世代のロケットはN-1Fと呼ばれることになっていた。この時点で月面レースはとっくに失敗に終わり、ソ連の宇宙計画はエネルギアを大型ロケットとして期待していた。N-1Fが発射台に到達することはなかった。[7]
N-1計画が中止されると、プロジェクトのすべての作業は破棄するよう命じられた。代わりに、官僚が1基あたり数百万ドル相当のエンジンを持ち出し、倉庫に保管した。エンジンの噂はやがて米国に広まった。エンジンが製造されてから30年近く経って、ロケット技術者たちが倉庫に案内された。エンジンの1つは後に米国に持ち込まれ、エンジンの正確な仕様が試験台で実証された。[7]
燃焼室設計
NK-33 酸素リッチ クローズド サイクル テクノロジーは、補助エンジンの排気ガスをメイン燃焼室に送り込むことで機能します。この設計では、完全に加熱された液体 O 2 がプレバーナーを通過してメイン燃焼室に流れ込みます。非常に高温の酸素を多く含む混合物はエンジンを危険なものにした。厚さ3インチ（76 mm）の鋳物を「ろうそくの蝋のように」溶かすことが知られていた[要出典]。酸化剤を多く含む段階的燃焼はアメリカの技術者によって検討されたが、設計を機能させるのに必要となると想定された資源のため、実現可能な方向とは考えられなかった。[8]エンジンを米国に供給することをめぐってクレムリンで論争になったことの1つは、エンジンの設計がロシアのICBMエンジンの設計に類似していたことだった。NK-33の設計は、後にNK-33の2倍の大きさになったRD-180エンジンに使用された。RD-180エンジンは（2016年現在）アトラスVロケットの動力源として使用されている。この会社は新しいエンジンの製造ライセンスも取得した。[9] [10] [11]
エアロジェットへのエンジン販売
エンジニアが倉庫を訪れた際に語ったところによると、約60台のエンジンが「エンジンの森」で生き残った。1990年代半ば、ロシアは36台のエンジンを1台あたり110万ドルでエアロジェットゼネラルに販売し、カリフォルニア州サクラメントの同社の施設に出荷した。 [12]サクラメントでのエンジンテスト中に、エンジンは仕様を満たした。
エアロジェットは改良されたNK-33をAJ26-58、AJ-26-59、AJ26-62に、NK-43をAJ26-60に改造して改名した。[9] [10] [11] [13]
キスラー K-1
キスラー・エアロスペース（後にロケットプレーン・キスラー（RpK）と呼ばれる）は、3機のNK-33と1機のNK-43をベースにK-1ロケットを設計した。2006年8月18日、NASAは国際宇宙ステーションの商業軌道輸送サービス（COTS）の開発にRpKが選ばれたと発表した。計画では2008年から2010年の間にデモ飛行を行うことになっていた。RpKはNASAのマイルストーンを全て達成していれば最大2億700万ドルを受け取っていたが、[14] [15] [16] 、2007年9月7日、NASAは契約上のいくつかのマイルストーンをRpKが達成しなかったため、30日以内にロケットプレーン・キスラーとのCOTS契約を解除すると警告する不履行通知を発行した。[17]
アンタレス
オービタル・サイエンシズ社の アンタレス軽中量ロケットの初期バージョンには、第一段に2つの改良型NK-33、固体の カストル30ベースの第二段、オプションの固体またはハイパーゴリックの第三段が搭載されていた。[18] NK-33はロシアから米国に輸入され、改造され、エアロジェットAJ26として再指定されました。これには、一部の電気ハーネスの取り外し、米国製の電子機器の追加、米国の推進剤への適合、およびステアリングシステムの改造が含まれていました。[19]
2010年、備蓄されていたNK-33エンジンは、オービタル・サイエンシズの アンタレス軽中量ロケットでの使用に向けてテストされ、無事に打ち上げられた。[19]アンタレスロケットは、2013年4月21日にNASAのワロップス飛行施設から無事に打ち上げられた。これは、1970年代初頭に製造されたNK-33ヘリテージエンジンの初の打ち上げ成功となった。[20]
エアロジェットは、オービタルのNASA商業補給サービス契約16回分に相当するNK-33の修理に十分な数のエンジンを投入することに同意した。さらに、1960年代と1970年代のエンジン23基を備蓄していた。クズネツォフはもはやエンジンを製造していないため、オービタルはRD-180エンジンの購入を検討した。NPOエネルゴマッシュとユナイテッド・ローンチ・アライアンスの契約によりこれが不可能だったため、オービタルは独占禁止法違反を理由にULAを訴えた。[21]エアロジェットは、オービタルへの継続的な供給を確保するため、クズネツォフと協力して新しいNK-33エンジンの生産を再開することを提案した。[22]しかし、 2014年のアンタレス打ち上げ失敗の2つの原因として、エンジンの液体酸素ターボポンプの製造上の欠陥と油圧バランスアセンブリとスラストベアリングの設計上の欠陥が提案された。[23] 2014年11月5日に発表されたように、オービタルはアンタレスからAJ-26第一段を外し、代替エンジンを調達することを決定しました。2014年12月17日、オービタルサイエンシズは、第2世代のアンタレス打ち上げロケットにNPOエネルゴマッシュ RD-181を使用し、最大60基のRD-181エンジンについてNPOエネルゴマッシュと直接契約したことを発表しました。アンタレス100シリーズの第一段には2つのエンジンが使用されています。 [24]
現在および提案されている用途
RSCエネルギアは「オーロラL.SK」ロケットを提案しており、これは第一段にNK-33を使用し、第二段にブロックDM-SLを使用する予定である。 [25]
ソユーズ2-1v
2010年代初頭、ソユーズロケットファミリーにNK-33エンジンが後付けで搭載量を増やすため軽量化と効率化が図られた。設計が単純化され余剰ハードウェアが活用されたことで、コスト削減にもつながった。[26] TsSKB-Progressは、ソユーズロケットファミリーの軽量版であるソユーズ2-1vの第一段エンジンとしてNK-33を使用している。[27]ソユーズ2-1v用のNK-33Aは、2011年から2012年にかけて完全に組み立てられたソユーズ1の一連の冷間燃焼試験とシステム試験の後、2013年1月15日に熱間燃焼に成功した。[28] [29] NK-33を搭載したロケットは最終的にソユーズ2-1vと命名され、2013年12月28日に初飛行が行われた。ソユーズの中央のRD-108エンジンがNK-33エンジン1基に置き換えられ、第1段の4つのブースターは省略された。NK-33エンジンで駆動する4つのブースター（ブースターごとにエンジン1基）を備えたソユーズロケットのバージョンは製造されておらず、その結果、ソユーズ2打ち上げロケットに比べてペイロードが削減されることになった。
バージョン
長年にわたり、このエンジンには多くのバージョンがありました。
- NK-15 ( GRAUインデックス 11D51 ): N1第一段の初期バージョン。
- NK-15V（GRAUインデックス11D52）：真空動作に最適化されており、N1第2段で使用されます。
- NK-33 (GRAU インデックス11D111 ): N1F第一段用の NK-15 の改良版。未飛行。
- NK-43 (GRAU インデックス11D112 ): 真空動作に最適化された NK-15V の改良版。N1F の第 2 段で使用されたが、飛行はされなかった。
- AJ26-58 :エアロジェット ロケットダイン社が改造した NK-33 。キスラー K-1に搭載される予定だったが、プロジェクトは中止され、このエンジンは飛行しなかった。
- AJ26-59 : エアロジェット ロケットダイン社が改造した NK-33。キスラー K-1 に搭載される予定だったが、プロジェクトは中止され、このエンジンは飛行しなかった。
- AJ26-62 : エアロジェット ロケットダイン社が NK-33 をジンバル機構を追加して改造したもの。アンタレス 100 シリーズの第 1 段に使用。
- NK-33A (GRAU インデックス14D15 ):ソユーズ 2.1v の第 1 段で使用された改修された NK-33。
- NK-33-1 : ジンバル機構を備えた改良型NK-33。将来のソユーズ2.3コアステージで使用される予定。
ギャラリー
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エアロジェット AJ26 ロケット エンジンがジョン C. ステニス宇宙センターに配送されています。 -
NASA長官チャールズ・ボールデン氏（左）とジョン・C・ステニス宇宙センター所長パトリック・シューアマン氏が、エアロジェットAJ26飛行エンジンの初号機の試験発射を視察している。
参照
参考文献
- ^ 「LRE NC-33 (11D111) と NC-43 (11D112)」（ロシア語） 。 2015年4月1日閲覧。
- ^ 「Orbital ATK ready for Antares' second life」NASASpaceflight 2016年1月21日2016年3月18日閲覧。
- ^ 将来の打ち上げロケット用の米空軍とNASAの技術実証エンジンが、初期の全持続時間テスト中に正常に点火しました。
- ^ 再利用可能ブースターシステム：レビューと評価。National Academic Press。2013年1月。p.29 。 2024年7月23日閲覧。
- ^ Astronautix NK-43 エントリー 2007年10月28日アーカイブ、Wayback Machineより
- ^ リンドロス、マーカス。ソ連の有人月面探査計画、マサチューセッツ工科大学。アクセス日：2011年10月4日。
- ^ ab ダン・クリフトン（2001年3月1日）。「The Engines That Came in from the Cold」。チャンネル4。ロンドン。Ideal World Productions 。 2014年1月3日閲覧。
- ^ コスモドロームヒストリーチャンネル、エアロジェットとクズネツォフのエンジニアによる段階燃焼の歴史に関するインタビュー
- ^ ab 「Space Lift Propulsion」。Aerojet。2011年4月。2011年8月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ ab Clark, Stephen (2010年12月19日). 「Taurus 2 main engine passing gimbal steering test」. Spaceflight Now . トンブリッジ、ケント、イギリス. 2013年10月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2014年1月3日閲覧。
- ^ ab "NK-33". Mark Wade (Encyclopedia Astronautica). 2002年6月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2006年3月25日閲覧。
- ^ 「宇宙推進 | 米国のクローズドループ ケロロックス エンジンの開発が 2 速で行き詰まる - SpaceNews.com」 2013 年 7 月 12 日。 2016 年9 月 17 日閲覧。
- ^ 「ロシアのNK-33ロケットエンジンの再使用および再起動可能なアプリケーション向け改造および検証テスト」（PDF）。エアロジェットとNDクズネツォフSSTC。2019年3月9日時点のオリジナルよりアーカイブ（PDF） 。 2020年8月17日閲覧。
- ^ 「NASAが乗組員と貨物の打ち上げパートナーを選定」Spaceflight Now、2006年8月18日。
- ^ 「NASAが軌道パートナーへの乗組員および貨物輸送を選択」SpaceRef、2006年8月18日。2012年5月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ アラン・ボイル(2006年8月18日). 「SpaceXとRocketplaneが宇宙船コンテストで優勝」NBCニュース2013年11月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ 「RpKのCOTS契約が終了」（プレスリリース）。Aviation Week。2007年9月10日。2011年5月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2007年9月10日閲覧。
- ^ 「アンタレス」（PDF） .軌道.
- ^ ab Clark, Stephen (2010年3月15日). 「エアロジェット、ロシア製エンジンの運用準備完了を確認」. Spaceflight Now. 2013年8月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2010年3月18日閲覧。
- ^ ビル・チャペル（2013年4月21日）。「アンタレスロケットの打ち上げは軌道補給機のテストで成功」NPR。
- ^ Dan Leone (2013年6月24日). 「Orbital Sues ULA, Seeks RD-180 Engines, $515 Million in Damages」. Space News . 2013年10月30日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ エイミー・バトラー（2013年6月24日）。「アンタレスエンジンの選択肢不足で軌道が混乱」Aviation Week and Space Technology。2013年10月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ クラーク、スティーブン（2015年11月1日）。「2つのアンタレス故障探査機は異なる結果を生み出す」。Spaceflight Now 。 2015年11月1日閲覧。
- ^ Morring, Frank Jr. (2014年12月16日). 「アンタレスのアップグレードには、Energomashからの直接購入でRD-181が使用される」Aviation Week . 2014年12月28日閲覧。
- ^ 「SPKorolev RSC Energia - LAUNCHERS」。Energia。2008年5月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年1月15日閲覧。
- ^ 「ソユーズ1号（ソユーズ2-1v）ロケット」。ロシア宇宙ウェブ。2010年11月。
- ^ ザック、アナトリー。「ソユーズ1号ロケット」。ロシア宇宙ウェブ。2010年3月7日閲覧。
- ^ 「NK-33エンジンテスト成功」（ロシア語）。サマラ・トゥデイ。2013年1月15日。 2013年3月3日閲覧。
- ^ “コスモナフティカ - ニコラ・ピレット著”.
外部リンク
- 寒さからやってきたエンジン!、Equinox、Channel Four Television Corporation、2000年。ロシアのロケットエンジンNK-33とその前身であるN1ロケットの開発に関するドキュメンタリービデオ。(NK-33の話は24:15～26:00から始まります(番組は1974年に終了)。1990年代の復活と保管されていた残りのエンジンの最終的な売却は27:25から始まります。2000年5月の米国のロケット打ち上げで初めて使用されました。)
- NK-33の仕様
- NK-33 の仕様と主要コンポーネントの設計 (ロシア語)
ウィキメディア・コモンズには、 NK-33に関連するメディアがあります。