RD-120

RD -120（ロシア語：Ракетный Двигатель-120、ローマ字：  Raketnyy Dvigatel-120、直訳すると 「ロケットエンジン120」、GRAUインデックス：11D123）は、RG-1（精製灯油）とLOXを、 O/F比2.6の酸化剤豊富な段階燃焼サイクルで燃焼させる液体 上段 ロケットエンジンである。^{[2] [3] [4]これは、}ゼニットロケットファミリーの第二段で使用されている。 ^[1]このエンジンは単一の固定燃焼室を持ち、ゼニットではRD-8バーニアエンジンとペアになっている。このエンジンは、VP Radovskyが開発を主導し、1976年から1985年にかけてNPO Energomashによって開発された。^[3]ウクライナのYuzhmash社などが製造している。^[5]

ソビエトのエネルギア打ち上げシステムで使用されていた、製造中止となったLOX/水素ロケットエンジンであるRD-0120と混同しないでください。

ブラン計画の初期段階における 11D77 ロケット (後にゼニットとして知られる) の開発中、KBKhA はプロトンやソユーズロケットの場合と同様に第 2 段エンジンの開発を任されていた。しかし、NPO エネルゴマッシュが RD-123 (後にRD-170として知られる) の開発で困難を極めたことから、彼らは水素 / 酸素持続エンジンの開発を KBKhA に譲り渡した。このプロジェクトは、SSMEに類似しており、NPO エネルゴマッシュ内のプロジェクト RD- 130であった。しかし、KBKhA が開発に取り組んだとき、それはRD - 0120と名付けられたが、この名前は常にこの記事のエンジンと混同される原因となっている。彼らが極低温推進剤エンジンの困難な開発に取り組むのと引き換えに、エネルゴマッシュは 11D77 の第 2 段エンジン (後にRD-120として知られる) の開発責任を引き受けた。^[6] RD-120とRD-0120が同じプログラム内で設計局の入れ替えによってこのように絡み合った構想を持っていたという事実は、混乱を避けるのに役立たない。

1976年3月16日、政府はゼニット、RD-171、およびRD-120の開発に関する決議を可決した。^[7] 1976年4月までに、ユジュノエはNPOエネルゴマシュに11D77第1段および第2段推進の最終要件を提供した。第1段および第2段推進を同じ設計者に統合することの望ましい効果の1つは、より小型で単純な上段エンジンで段階的燃焼エンジンに関する教訓を学び、それをより大型で革新的な第1段RD-170に適用できることであった。NPOエネルゴマシュは、すでにユジュマシュで量産されていたRD-268ハイパーゴリックエンジンをベースに、その範囲でケロシン/酸素段階的燃焼エンジンのプロトタイプに取り組んでいた。^{[8] [9]} 1977年2月、RD-120の予備設計が完了した。^[7]そして1979年1月31日にRD-120の最初の火災試験が実施された。^[7]

RD-120 のデビューは複雑で、第 2 段は最初の飛行 (1985 年 4 月 13 日)、第 2 段 (1985 年 6 月 21 日)、第 4 段 (1985 年 12 月 28 日) で故障しました。最初の故障のみが RD-120 に起因するものでしたが (燃料流量調整器に漏れがあり、軌道に乗る前に燃料が尽きたため)、プログラムの初期パフォーマンスはかなり問題がありました。最終的にその価値が証明され、1987 年 12 月までに RD-120 (およびゼニット) は就役と見なされました。^[7]しかし、ソ連崩壊の年、第 2 段は 1991 年 8 月 30 日と 1992 年 2 月 5 日に 2 回連続で故障しました。ゼニットには第 2 段の故障が他にもありましたが、RD-120 自体に直接起因するものは最初の故障のみでした。^[10]

1990年、NPOエネルゴマッシュの推進部門責任者であり主任設計者であるVKChvanovは、RD-120の開発により国家賞を受賞した。^[7]

1992年10月、プラット・アンド・ホイットニーはNPOエネルゴマッシュと契約を結び、米国で同社のエンジンのラインを販売・代理店することとなった。^[11]官民連携で小型ペイロード用の再使用可能ロケットを開発しようとしたX -34プログラムの初期バージョンでは、 747の空中発射第一段としてRD-120が真剣に検討された。RD-120は最良の価格と性能を提供し、オービタル・サイエンシズの優先選択肢となった。^[11]実際、1995年10月11日、RD-120は米国に向けて発射され、生産中のロシア製ロケットエンジンとしては初めて米国内で発射された。^{[12]このバージョンのエンジンは、} TVCを可能にするジンバルマウントが追加された点でゼニットと大きく異なる。このバージョンはRD-120Mとして知られるようになる。^[12] X-34プログラムの2番目の民間パートナーであるロックウェル・インターナショナルは、自社のエンジンであるRS-27の使用を希望していました。しかし、プログラムのスケジュールと予算が限られていたため、エンジンの選択は解決できず、プログラムはキャンセルされ、後にX-34として知られるようになった純粋なNASA研究プログラムとして再実施されました。^[11]

また、1990年代には、中国はRD-120の2～3のモデルと、おそらくはいくつかの文書を入手した。^{[13] [14]これにより、中国は国産の灯油段階燃焼エンジンプログラムである}YF-100とYF-115を立ち上げることができた。^[14]

RD-120には大きな余裕が組み込まれていたため、2001年から2003年の間に、シーローンチ用のエンジンの近代化された「アップグレード」または「強制」バージョンを開発することができ、推力が10％増加して912 kN（205,000 lbf）になりました。^[9]また、多くの改良が組み込まれ、追加の重量増加なしでチャンバー圧力と推力を高めることができました。^[1]まだ5％の余裕があり、設計寿命は4260秒に、点火回数は19に延長され、再使用ロケットのベースとして考えることができますが、エンジンはまだ飛行中の再始動には対応していません。4つのテストエンジンを使用して28回のホットファイアテストを実行し、累積稼働時間が8,135秒になったプログラムの後、エンジンは飛行資格を取得しました。^[9]テストは2004年3月に開始され、2006年2月15日に初飛行が行われ、エコースターXの周回軌道に成功しました。^{[15] [16]}

このエンジンには、2 つの動作バージョンといくつかの提案されたバリエーションがありました。

• RD-120（GRAU Index 11D123）：ゼニット2の第二段用に開発されたオリジナルバージョン。^[1]主な特徴は、燃料タンクがトーラス型でエンジンが中央の穴に収まるように垂直ターボポンプを使用していることです。^{[3] [17]}
• RD-120（推力増強）（GRAUインデックス11D123 ）： Zenit-3SL第2段用に開発された推力増強バージョン。 ^{[1] [2]}一部の著者はこれをRD-120M（GRAUインデックス11D123M）と特定した。
• RD-120K : 未知の第一段階のプロジェクト。拡張領域が縮小され、サブシステムの配置により全長が短縮された。^[3]十分な開発が行われ、実際にいくつかの火災テストが行​​われた。^{[1] [2] [18]}
• RD-120M : X-34計画のために提案されたバージョン。ジンバルマウントが追加され、米国で試験発射された。^{[11] [12]}
• RD-120U：ULV-22用に提案されたバージョン。^[19]
• RD-146 ^[20]
• RD-182 : RD-120Kのメタン/ LOXバージョン。マケエフロケット設計局のリクシャ打ち上げロケットプロジェクトに提案された。^{[21] [22] [23]}
• RD-182M : RD-182のLNG / LOXバージョン。Vozdushnyy Start打ち上げロケットプロジェクト向けに提案された。 ^[24]
• RD-870：RD-120Kのウクライナ版。ロシア製の燃焼室を、在庫のRD-263エンジンを改造したものに交換したもので、ユジュノエ設計局がサイクロン-4M SLVの第一段に使用するために開発中。^[25]

RD-120 の直接的な派生型を除けば、この非常に影響力のあるエンジンは、4 か国で派生型にわたる多くのエンジンの基礎となっています。ウクライナの RD-801とRD-810、中国の YF-100とYF-115、インドのSCE-200 は、RD-120 に直接遡ることができます。ソビエト/ロシアのRD-170エンジン ファミリーは、RD-120 プロジェクトから得られた教訓に基づいて開発されました。

歴史の節で述べたように、RD-120は、RD-170に取り組む前に、NPOエネルゴマッシュで灯油推進剤を使用した酸化剤豊富な段階燃焼の最初の実用化として使用されました。したがって、この後のエンジンファミリーはより積極的なパフォーマンスパラメータを持ち、元のプロジェクト（RD-123）はRD-120より古いものですが、それは確かにシリーズ開発の最初の実際の設計でした。^[8]

ユジュノエの推進経験は主にRD-855やRD-861のようなハイパーゴリック推進剤エンジンに関するものでしたが、現代の環境基準には毒性が強すぎると考えられていました。^{[4] [ 26]}ベガのAVUM段のRD-843やツィクロン-4プロジェクトの場合のようにハイパーゴリック推進剤の開発をまだ提案していますが、マヤックロケットファミリーではより環境に優しいLOXとケロシン推進剤が決定されました。^[27]

ユジュノエはRD-8で最も複雑な推進剤サイクル（酸化剤過剰段階燃焼サイクル）を習得しただけでなく、RD-120プログラム中にNPOエネルゴマッシュと緊密に協力していた。製造はウクライナの姉妹会社ユジュノエで行われ、2001年から2003年のRD-120推力増強プロジェクトは3社の混合プロジェクトだった。^[27]

この経験に基づいて、派生エンジンのファミリーが提案されました。RD -805とRD-809は主にRD-8の改良版ですが、このファミリーのRD-801とRD-810はRD-120の真の後継機と言えます。^[27]このファミリーの特徴の1つは、プレバーナー出力温度を500℃（932℉）未満に保つという制限があることです。^[27]

2005年6月2日、インドとウクライナは、ウクライナ政府とインド共和国政府間の宇宙の平和利用における協力に関する枠組み協定に署名し、2006年2月15日に発効した。^[28]ウクライナ経済発展貿易省による2013年3月26日の公式プレスリリースによると、インドの打ち上げロケット用ロケットエンジンの開発は、インドとウクライナの共同プロジェクト「ジャスミン」の下で2006年に開始された。^{[29] [30]}

ウクライナからインドに移管されたとされるエンジンの設計図は、RD-810であると特定されている。^[31]移管ではエンジニアリング分析方法とソフトウェアが明確に除外されていたため、実際にはインドがエンジンを製造し認証するためにほとんどの技術とエンジニアリングモデルを開発しなければならなかった。^{[32] [33] [34]} RD-810と実質的に同一の仕様と、インドでさえプレゼンテーションでエンジンのユジュノエレンダリングを使用していたという事実を考えると、少なくともRD-120の影響を強く受けていると考えられる。^[35]

1990年代に中国はRD-120の2～3のモデルを入手し、おそらくはいくつかの文書も入手した。^{[13] [14]これにより、中国は国産の灯油段階燃焼エンジンプログラムである}YF-100とYF-115を立ち上げることができた。^[14]

インディアンとRD-810の場合と同様に、物理的なエンジンと設計図の移転は開発の助けにしかならない。しかし、開発には10年の研究が必要で、70の主要技術の習得、50の新素材の開発、2013年までに合計40,000秒以上の点火時間を持つ61セットのエンジンの製造が必要だった。^[36]

• NPOエネルゴマッシュ– エンジンデザイナー。
• Yuzhmash – エンジンメーカー。
• ゼニット– RD-120 を第 2 段として使用した打ち上げロケット。
• YF-100 – RD-120の技術をベースにしたとされる中国のエンジン。^[37]
• RD-810 – RD-120 テクノロジーをベースにしたウクライナ製エンジン。
• SCE-200 – RD-120の技術をベースにしたインドのエンジン。^[37]

• NPOエネルギアRD-120ページ
• Yuzhmash RD-120ページ