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.
OmegA Upper Stage: In April 2018, Northrop Grumman Innovation Systems announced that two RL10C 5 1 engines would be used on OmegA in the upper stage. Blue Origin's BE 3U and Airbus Safran's Vinci were also considered before Aerojet Rocketdyne's engine was selected. OmegA development was halted after it failed to win a National Security Space Launch contract.
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.