RD-0110

RD-0110 (atau RO-8, RD-0108, RD-461) adalah mesin roket propelan cair Rusia yang digunakan untuk menggerakkan kendaraan peluncuran keluarga Soyuz tahap atas milik Soviet dan kemudian Rusia. Mesin roket RD-0110 membakar oksigen cair dan minyak tanah dalam siklus pembakaran generator gas. Ia memiliki empat nosel tetap dan output dari generator gas diarahkan ke empat nosel vernier sekunder untuk memasok kontrol vektor panggung bidang pendorong. Ia memiliki sejarah penerbangan yang luas dengan versi awalnya telah terbang lebih dari 57 tahun yang lalu (sampai Februari 2018).

Historis

Mesin roket RD-0110 dikembangkan pada pertengahan 1960-an oleh kantor desain OKB-154 (yang kemudian menjadi KB Khimautomatiki) untuk menggerakkan tahap atas roket Molnia Blok I yang bertanggung jawab untuk menempatkan satelit telekomunikasi di orbit tinggi. RD-0110 adalah versi turunan dari RD-0108 yang menggerakkan Voskhod yang didedikasikan untuk penerbangan luar angkasa manusia dan dengan persyaratan keandalan. RD-0108 sendiri berasal dari mesin roket RD-0107 yang dikembangkan antara tahun 1960 dan 1961 untuk rudal balistik R-9. Mesin roket selanjutnya digunakan oleh hampir semua versi peluncur Soyuz. Secara bertahap digantikan oleh versi modern yang disebut RD-0124 yang dikembangkan pada pertengahan 1990an. Versi terakhir menggunakan siklus pembakaran bertahap tidak seperti RD-0110 yang menggunakan siklus pembangkit gas yang kurang efisien.

Karakteristik teknis

Mesin roket RD-0110 memiliki empat ruang pembakaran yang ditenagai oleh satu turbopump yang membakar campuran minyak tanah (grade T-1 atau RG-1 tergantung penerbangannya) dan oksigen cair. Mesinnya memiliki daya dorong 298 kN dalam ruang hampa. Tekanan di ruang bakar adalah 6,82 MPa. Rasio luas nosel adalah 8,2 dan rasio berat terhadap daya dorong adalah 74,5. Turbopump digerakkan oleh generator gas yang gasnya kemudian diarahkan ke empat motor vernier kecil dengan unit gaya dorong 6 kN yang dapat diatur sepanjang sumbu dan memungkinkan untuk mengarahkan gaya dorong dalam roll, pitch dan yaw. Mesin yang mempunyai massa kering 408 kg ini memiliki tinggi 1,58 m dan diameter 2,24 m. Perbandingan campuran oksigen/minyak tanah adalah 2,2. Mesin hanya dapat dihidupkan sekali.

Sejarah

OKB-154 dari SA Kosberg ditugaskan untuk mengembangkan mesin untuk tahap Molniya Block-I yang tak berawak. Dengan demikian, RD-0107 dikembangkan pada periode 1960 hingga 1961, berdasarkan mesin RD-0106 (Indeks GRAU : 8D715) yang menggerakkan ICBM SS-8 Sasin, yang juga dirancang oleh OKB-154. Ia juga memanfaatkan pengalaman di lapangan dari pengembangan Vostok Block-E RD-0105 / RD-0109. Mesin tersebut melakukan penerbangan perdananya pada 10 Oktober 1960, dan penerbangan terakhir Molniya dilakukan pada 22 Oktober 1967.

Untuk Voskhod Block-I yang berawak, diperlukan versi mesin yang mematuhi Peraturan peringkat manusia 3K. Selama tahun 1963, OKB-154 mengembangkan versi baru mesin ini. Dikenal dengan indeks GRAU 8D715P, RD-0108 mempertahankan karakteristik dan kinerja yang sama dengan RD-0107 sambil sepenuhnya mematuhi peraturan peringkat awak. Mesin ini melakukan penerbangan pertamanya pada tanggal 16 November 1963, dan terakhir terbang pada tanggal 29 Juni 1976.

Untuk Molniya-M Block-I, OKB-154 melakukan program peningkatan yang memberi penekanan khusus pada keandalan mesin. Proyek ini melahirkan RD-0110. Masalah khusus yang diamati selama pengujian penerimaan adalah ketidakstabilan frekuensi tinggi, khususnya selama urutan start. Namun, masalah ini dipecahkan dengan memasang rusuk memanjang pada ruang bakar. Pengembangan RD-0110 dilakukan dalam 9 bulan pada tahun 1963, dengan penerbangan perdananya terjadi pada tahun 1964. Pesawat ini juga digunakan pada tahap ketiga Soyuz di semua model hingga debut RD-0124 pada 2.1b. Pesawat ini telah terbang lebih dari 1350 kali, dan mengumpulkan lebih dari 336.500 detik waktu pembakaran dan masih diterbangkan berkali-kali per tahun.

Desain

RD-0110 diciptakan pada masa ketika KBKhA baru saja mulai merancang mesin roket. Setelah banyak penelitian, kesederhanaan dan keandalan menjadi pendorong utama desain. Atas alasan ini, poros tunggal yang mengintegrasikan pompa LOX, pompa RG-1, dan turbin dipilih. Untuk memberikan kinerja hisap yang dapat diterima, turbopump RD-0110 memiliki desain saluran masuk ganda dengan impeller sentrifugal back to back. Hal ini memungkinkannya bekerja pada tekanan saluran masuk yang relatif rendah tanpa memerlukan pompa pendorong tambahan. Turbin digerakkan oleh generator gas yang kaya bahan bakar. Sistem pengapian untuk generator gas dan ruang bakar dilakukan oleh perangkat piroteknik. Kontrol mesin ditangani oleh regulator, throttle, dan satu set katup. Ia dapat melakukan throttle antara 100% dan 90,5%, dengan opsi 107% untuk waktu yang singkat dalam keadaan darurat.

Selama pengembangan, masalah ketidakstabilan pembakaran ditemukan. Masalah tersebut ditemukan terkait erat dengan desain sistem injeksi. Masalah tersebut akhirnya dipecahkan dengan mengembangkan desain atomizer sentrifugal bi-propelan yang dioptimalkan. Selama pengujian sertifikasi, ketidakstabilan pembakaran frekuensi tinggi saat start up masih ditemukan. Meskipun ketidakstabilan start relatif jarang terjadi pada 1 dari 60 hingga 80, dan hanya pada bangku penerimaan, upaya besar dilakukan untuk menghilangkan masalah tersebut. Berkat studi dan pemodelan akustik, solusinya ditemukan. Enam rusuk longitudinal yang mudah terbakar ditempatkan di permukaan bagian dalam ruang pembakaran dan ini menyelesaikan masalah secara permanen.

RD-0110 menggunakan bahan bakar sebagai pendingin untuk sistem pendinginan regeneratif. Seperti kebanyakan desain Soviet lainnya, ia menggunakan konstruksi logam bergelombang untuk jaket pendingin. Ruang dorong dan bagian nosel atas memiliki logam bergelombang yang diapit di antara lapisan logam dalam dan luar. Bagian bawah nosel tidak memiliki lapisan luar, sehingga memperlihatkan jaket bergelombang untuk menghemat berat. Semua bagian ini menggunakan baja untuk konstruksi. Mengingat suhu ekstrem di bagian tenggorokan, bagian ini terbuat dari paduan tembaga dengan saluran yang digiling dan lapisan luar. Sistem pendingin film terpisah diterapkan melalui manifold yang berbeda dan disuntikkan melalui slot melingkar di hulu tenggorokan.

Produksi

Mesin RD-0107/0108/0110 diproduksi di Pabrik Mekanik Voronezh.

Versi

Modifikasi pada desain RD-0107 telah menghasilkan produksi tiga versi mesin yang berbeda:

RD-0107 (Indeks GRAU : 8D715K), juga dikenal sebagai RD-461 atau RO-8. Digunakan pada pendorong Voskhod tak berawak.
RD-0108 (Indeks GRAU : 8D715P), juga dikenal sebagai 11D55, RD-461 atau RO-8. Digunakan pada dua peluncuran berawak Voskhod dan enam pendorong Molniya-M pertama.
RD-0110 (Indeks GRAU : 8D715P), juga dikenal sebagai 11D55 atau RD-461. Digunakan pada Soyuz/L/U/U2/FG/2.1a dan hampir semua Molniya-Ms.

Lihat pula

Molniya-M – LV pertama yang menggunakan RD-0110.
Keluarga roket Soyuz – LV yang paling banyak diterbangkan.
Pabrik Mekanik Voronezh – Perusahaan manufaktur perangkat keras luar angkasa yang memproduksi RD-0110.