Введение

Криогенный ракетный двигатель, работающий на жидком топливе, обычно применяемый на верхних ступенях ракеты.

История

RL10 был первым ракетным двигателем на жидком водороде, созданным в Соединенных Штатах. Разработка двигателя началась в 1950-х годах в Маршалльском космическом центре и компании Pratt & Whitney. Изначально RL10 разрабатывался как двигатель с регулируемой тягой для лунного посадочного модуля Lunex ВВС США. Первое наземное испытание RL10 состоялось в 1959 году на исследовательском и опытно-конструкторском центре Pratt & Whitney во Флориде, в городе Вест-Палм-Бич. Первый успешный полет состоялся 27 ноября 1963 года. В ходе этого запуска два двигателя RL10A-3 обеспечили работу верхней ступени Centaur ракеты-носителя Atlas. Запуск был использован для проведения всесторонних испытаний характеристик и структурной целостности ракеты-носителя. Было запущено множество модификаций этого двигателя. В составе S IV ракеты-носителя Saturn I использовалась группа из шести двигателей RL10A-3S, версия которых была модифицирована для установки на Saturn. Программа Titan включала верхние ступени Centaur D-1T, работающие на двух двигателях RL10A-3. Четыре модифицированных двигателя RL10A-5 были использованы в McDonnell Douglas DC-X. Дефект при пайке камеры сгорания RL10B-2 был установлен как причина отказа запуска Delta III 4 мая 1999 года, который выводил на орбиту спутник связи Orion 3. В предложении DIRECT версии 3.0, предполагавшем замену ракет Ares I и Ares V семейством ракет с общей первой ступенью, рекомендовалось использовать RL10 во второй ступени ракет-носителей J-246 и J-247. До семи двигателей RL10 могли быть использованы в предлагаемой верхней ступени Jupiter, выполняющей функцию, аналогичную верхней ступени для исследований в рамках космической пусковой системы.

Возможное преемник в начале 2010-х годов

В 2012 году НАСА объединилось с Военно-воздушными силами США (USAF) для изучения перспективных двигательных установок для верхней ступени, формализовав тем самым общие интересы ведомств в создании нового двигателя для верхней ступени, призванного заменить Aerojet Rocketdyne RL10. "Мы знаем отпускную цену RL10. Если проанализировать стоимость с течением времени, то значительная часть стоимости ракет-носителей EELV приходится на двигательную установку, а RL10 – очень старый двигатель, производство которого требует большого количества ручного труда. Цель этого исследования – выяснить, целесообразно ли разрабатывать замену RL10?" – заявил Дэйл Томас, заместитель директора по техническим вопросам Космического центра имени Маршалла. Параллельно проводилось сопутствующее исследование требований в рамках Программы разработки доступных двигателей для верхней ступени (AUSEP).

Улучшения

RL10 совершенствовался на протяжении многих лет. RL10B 2, использовавшийся на DCSS, обладал улучшенными характеристиками, расширяемым углерод-углеродным соплом, электромеханическим отклонением для снижения веса и повышения надежности, а также удельным импульсом и на двигателе с изготовленной методом аддитивных технологий камерой сгорания в апреле 2017 года.

Текущие заявки на RL10

Atlas V Centaur (ракетная ступень): Одномоторная версия Centaur (SEC) использует RL10C 1, двигатель был успешно использован на SBIRS 6. Вторая ступень Delta Cryogenic: Текущая DCSS оснащена двигателем RL10C 2 1 с расширяемым соплом. Промежуточная криогенная двигательная ступень: Промежуточная криогенная двигательная ступень, или ICPS, используется для SLS и аналогична DCSS, за исключением того, что двигатель – RL10B 2, и она адаптирована для установки поверх 8,4-метровой центральной ступени с четырьмя основными двигателями космического шаттла RS 25. Ступень Centaur V ракеты Vulcan Centaur: 11 мая 2018 года United Launch Alliance (ULA) объявила о выборе двигателя верхней ступени RL10 для ракеты Vulcan Centaur следующего поколения ULA по результатам конкурсных закупок. Centaur V обычно использует RL10C 1 1. Vulcan совершил свой первый успешный полет 8 января 2024 года.

Разрабатываемые двигатели

Верхняя ступень разведки (EUS): EUS первоначально будет использовать четыре двигателя RL10C-3. Когда RL10C-X станет доступен, двигатели C-3 будут заменены на C-X.
Верхняя ступень OmegA: В апреле 2018 года Northrop Grumman Innovation Systems объявила об использовании двух двигателей RL10C-51 на верхней ступени OmegA. До выбора двигателя Aerojet Rocketdyne рассматривались BE-3U от Blue Origin и Vinci от Airbus Safran. Разработка OmegA была прекращена после того, как проект не получил контракт на запуски в интересах национальной безопасности.

Криогенная эволюционная стадия

С 2009 года была предложена усовершенствованная версия RL10 для использования в составе Advanced Cryogenic Evolved Stage (ACES) – усовершенствования существующей технологии ULA Centaur и Delta Cryogenic Second Stage (DCSS) для ракеты-носителя Vulcan, обеспечивающего длительное время работы и низкий уровень испарения топлива. Технология ACES с длительным сроком службы предназначена для поддержки геосинхронных, цислунных и межпланетных миссий. Другим возможным применением является создание топливных складов в космосе на низкой околоземной орбите (LEO) или в других точках, которые могли бы служить перевалочными пунктами для других ракет, чтобы дозаправиться перед выходом за пределы LEO или отправкой в межпланетные миссии. Также было предложено использование для очистки космического мусора.