世界上最大推力的火箭發(fā)動機

世界上最大推力的火箭發(fā)動機

　　該用什么來代表逝去的那個蘇聯(lián)的航天科技水平呢?有人說用Спутник(斯普特尼克)，人類發(fā)射的第一枚人造地球衛(wèi)星;有人說用暴風(fēng)雪號航天飛機;而小編認為，那些都已經(jīng)屬于過去了。不如用RD-170火箭發(fā)動機來體現(xiàn)那個曾經(jīng)的蘇聯(lián)在探索宇宙的過程中達到的一個技術(shù)高度。讓我們一起來了解下吧。

RD-170火箭發(fā)動機是人類有史以來研制的推力最大的多燃燒室液體火箭發(fā)動機。這款擁有4個燃燒室，1臺渦輪泵和2個預(yù)燃室的發(fā)動機的海平面最大推力為740噸。很多人想要比較土星5號火箭的F-1火箭發(fā)動機F-1是世界上推力最強的單燃燒室發(fā)動機，而RD-170則是世界上推力最強的多燃燒室發(fā)動機。

　　RD-170發(fā)動機項目的由來

　　每一款大型發(fā)動機的背后，通常都會有一個巨大的項目需求，這個項目或是承載了一個國家的夢想，或是準(zhǔn)備突破多年以來的技術(shù)局限。RD-170火箭發(fā)動機的背后，當(dāng)然也少不了大型項目的支撐。

　　沒有任何一個神奇的裝備不是由一項國家項目撐起來的，如果不夠的話，那就來兩個。

　　RD-170火箭發(fā)動機的研發(fā)，得益于兩個項目：天頂號火箭和能源號火箭。

　　蘇聯(lián)在1970年代開始了一個野心勃勃的大型運載火箭系列計劃，準(zhǔn)備以同一款大推力火箭發(fā)動機為基礎(chǔ)，發(fā)展多種發(fā)動機型號和運載火箭型號。這個計劃進行地比較順利。實際上，天頂號火箭是蘇聯(lián)解體前發(fā)展出來的技術(shù)含量最高的一款火箭。上圖為正由軌道運載器運到發(fā)射臺的一枚天頂號火箭。注意，火箭尾部的四個大噴管屬于同一臺RD-170發(fā)動機。

　　負責(zé)這個火箭項目的設(shè)計局值得一說。天頂號是由導(dǎo)彈設(shè)計大師米哈伊爾·庫茲米奇·楊格爾牽頭成立的南方設(shè)計局的項目。雖然該設(shè)計局(蘇聯(lián)內(nèi)部代號586設(shè)計局，或者按某些地方的習(xí)慣，叫做586所)在接手天頂號火箭項目的時候，所長楊格爾已經(jīng)去世5年了，但是他的副手完全有能力把設(shè)計局撐起來。

　　這個人便是楊格爾的學(xué)生、副手：弗拉基米爾·烏特金。他是包括SS-18撒旦洲際彈道導(dǎo)彈在內(nèi)的多款導(dǎo)彈的總設(shè)計師。其脫密后，被后人尊為蘇聯(lián)導(dǎo)彈“教父”。

　　烏特金提出了天頂號火箭的最大技術(shù)特點：火箭具有環(huán)境友好性，且具備超強的載荷能力，還要讓發(fā)射工序?qū)崿F(xiàn)完全無人化?；鸺粰C械裝置自動吊裝在發(fā)射臺上并連上地面控制管線，其后在發(fā)射準(zhǔn)備、點火或因發(fā)射任務(wù)取消而須從發(fā)射臺上撤下時都不需要進行手動操作，從而大大減少了因發(fā)射事故導(dǎo)致人員傷亡的可能性。此外，天頂號的發(fā)射臺不包含任何在發(fā)射時有可能被燒毀的設(shè)備，因此在一次發(fā)射完成5小時之后，就可以再次進行發(fā)射。

　　而這樣的總體要求，需要一臺高可靠性、可多次重復(fù)啟動進行試驗、使用液氧煤油燃料的大推力火箭發(fā)動機。

　　由于屢次發(fā)射失敗和美國率先登月，蘇聯(lián)政府于1974年5月取消了原本為蘇聯(lián)登月計劃開發(fā)的N-1重型運載火箭。作為替代品，蘇聯(lián)于取消N-1的同時開始了對能源號火箭的方案論證工作，以便為實現(xiàn)未來的空間開發(fā)計劃打下基礎(chǔ)。圖為搭載暴風(fēng)雪號航天飛機模型的能源號運載火箭模型。

　　當(dāng)時的計劃是，能源號運載火箭的助推器采用4枚天頂號火箭的第一級火箭。(實際上，天頂號和能源號的火箭發(fā)動機略有不同，用于能源號火箭的是RD-170原裝版本，用于天頂號火箭的是增設(shè)了雙向伺服機構(gòu)的版本，叫做RD-171。不過，除伺服機構(gòu)的作動方向的區(qū)別外，兩款火箭發(fā)動機在其他地方是相同的。)上圖左側(cè)為能源號運載火箭的助推器，右側(cè)為天頂號的第一級火箭。

　　RD-170的總體設(shè)計

　　RD-170發(fā)動機有4個燃燒室，1臺渦輪泵和2個預(yù)燃室。其中渦輪泵是單級的，整個渦輪泵系統(tǒng)還包括有1臺氧化劑泵，1臺兩級燃料泵，整個系統(tǒng)連接了低壓的燃料泵和氧化劑泵，并使推進劑增壓，以防止渦輪泵形成空穴現(xiàn)象。

　　RD-170火箭發(fā)動機管路閥門系統(tǒng)示意圖。注意，淡黃色的為煤油管路，淡青色的為液氧管路。紅色的部分，表示滾燙滾燙的。

　　上圖中央的紅色罐罐中的黑色，為主渦輪軸。從上到下的4個黑色渦輪，依次為：主渦輪泵、氧化劑泵、主燃料泵和主啟動泵。

　　中央的紅色罐罐兩側(cè)各自伸出一個耳朵，那就是RD-170的2個富氧預(yù)燃室了。一部分燃料在預(yù)燃室中進行燃燒，帶動渦輪泵轉(zhuǎn)動。而渦輪泵轉(zhuǎn)起來之后，燃料和氧化劑就能夠迅速流動了。

　　如果整枚RD-170發(fā)動機是一顆心臟的話，這部分管路的作用就類似于冠狀動脈。

　　為什么要用2個預(yù)燃室?用1個不是能夠減少不少重量么?

　　讓任意一名合格的火箭設(shè)計師來看，也是有這個愿望的。只是，RD-170的煤油燃料的秒流量為1.5噸。這么大的流量擠到一個小小的預(yù)燃室里，是會出問題的。他們只好采用2個預(yù)燃室。這是提高可靠性的一個設(shè)計。誰讓火箭總師烏特金一直強調(diào)可靠性呢。

　　RD-170的渦輪泵功率為25.7萬馬力，相當(dāng)于2.57個鐵臂阿童木。

　　25.7萬馬力換算成功率，約為192兆瓦。有這樣一艘叫做亞馬爾的破冰船，是核動力的，排水量23455噸。上面有2座核反應(yīng)堆，驅(qū)動2臺汽輪機，帶動6臺發(fā)電機。這些發(fā)電機的總輸出功率為55.3兆瓦。RD-170的一臺渦輪泵的功率相當(dāng)于這樣一艘核動力破冰船的3.47倍。

　　從上世紀(jì)60年代開始，美國和蘇聯(lián)的工程師們都發(fā)現(xiàn)，火箭發(fā)動機的渦輪泵如果一直依賴一個渦輪的話，很難再有性能上大幅提升的潛力了。于是他們各自發(fā)明了一些新的渦輪泵結(jié)構(gòu)。

　　比如，蘇聯(lián)的引射式的多噴嘴泵從60年代開始，就有了很好的效果。其實，如果剖開現(xiàn)役的“質(zhì)子”火箭的話，依然能夠看到這種設(shè)計。

　　RD-170采用的則是更為先進的葉片式預(yù)壓渦輪泵。預(yù)壓泵的應(yīng)用可以讓發(fā)動機降低對火箭貯箱的壓力要求。通過對渦輪葉柵和誘導(dǎo)輪的設(shè)計，讓主渦輪泵在轉(zhuǎn)速、揚程和效率方面有更好的表現(xiàn)。這種設(shè)計在以RD-170為代表的蘇聯(lián)風(fēng)格的液氧煤油發(fā)動機和以航天飛機主發(fā)動機為代表的液氫液氧發(fā)動機上都能找到，可謂是殊途同歸。同時，要注意到蘇聯(lián)人的設(shè)計不僅僅是傻大粗笨的，實際上是有不少精巧的地方的。從管路設(shè)計的角度來說，RD-170贏了F-1發(fā)動機一局。

　　RD-170為什么要采用4個噴管，而不用1個大噴管?

　　這主要是當(dāng)初蘇聯(lián)對大噴管液氧煤油發(fā)動機的燃燒不穩(wěn)定性問題沒有十足的把握進行解決。從這個角度上來看，美國人的F-1火箭發(fā)動機扳回一局。(美國人在3年時間里，做了2000多次試驗，把炸藥放到燃燒室中，人為制造不穩(wěn)定，掌握了燃燒的部分規(guī)律，通過改進噴注盤設(shè)計和其他結(jié)構(gòu)，解決了燃燒不穩(wěn)定的問題。)

　　采用4個噴管，萬一推力啟動不同步，大小不一致怎么辦?

　　這個問題的確存在。對于采用富氧補燃循環(huán)的RD-170發(fā)動機而言，煤油噴射進入燃燒室的瞬間即為推力室點火時刻。讓4個燃燒室同步啟動的關(guān)鍵在于讓煤油同時進入這4個燃燒室。另外，大噴管外側(cè)的冷卻套的壓降的不同或者阻滯程度的不同會帶來額外的時間差，這個也要考慮在內(nèi)。

　　因此，RD-170的4個燃燒室的管路設(shè)計是很講究的，要盡量保證燃料的流經(jīng)距離一致(考驗設(shè)計師立體幾何水平的時候到了)。另外，還要摸透管路內(nèi)對燃料的阻滯效應(yīng)的大小。

　　　鑒于RD-170的彩色照片不多，小編特意用了些時間計算了RD-170噴管的內(nèi)流場，算是增添一些色彩吧。

　　RD-170噴管內(nèi)速度場計算。(by 邢強博士 2016年5月25日至31日凌晨)。實際氣流速度比我算的這個要快一些，但分布情況類似。從軸向來說，離噴注盤越遠，氣流速度越快;從徑向來說，離對稱軸越近，氣流速度越快。

　　這噴管是不是很美?引用朱自清的話“像亭亭的舞女的裙”。

　　從圖中可以看到，RD-170漂亮的拉瓦爾噴管設(shè)計。藍色為亞聲速流，過了噴管的收斂頸部之后，就是一路超聲速了。

　　在這里說一下拉瓦爾噴管，這個瑞典工程師在1883年發(fā)明的管子為什么要先收斂后擴張呢?

　　要想掌握火箭發(fā)動機的原理，或者能夠?qū)鸺捌浒l(fā)動機的總體設(shè)計進行分析，不學(xué)習(xí)一點方程是不行的。這個方程是噴管內(nèi)流動方程，是由歐拉方程、氣體狀態(tài)方程與連續(xù)性氣體假設(shè)得來的。

　　式子里面，c為氣體流動速度，x為氣體到噴流起始點的距離，A為噴管截面積，M表示氣體流速馬赫數(shù)。

　　因為c、x、A在這里恒為正值，所以氣體流動速度的變化方向就只和馬赫數(shù)以及噴管形狀有關(guān)了。

　　當(dāng)氣流為亞聲速的時候，M<1，這時候，只有當(dāng) dA/dx小于0的時候，也就是噴管越來越窄的時候，氣流流過才會加速。

　　而當(dāng)氣流加速到超聲速的時候，M>1，此時， 需要 dA/dx大于0，氣流的流速才能繼續(xù)增加。

　　這是一枚RD-107火箭發(fā)動機(用在傳說中的R-7火箭上)，其中一個噴管被剖開了?？梢钥吹絻?nèi)部的拉瓦爾噴管構(gòu)造。

　　為什么RD-170的比沖要比F-1的高?

　　眾所周知，比沖是衡量一款火箭發(fā)動機效率的重要指標(biāo)。比沖的定義為：火箭發(fā)動機單位重量推進劑產(chǎn)生的沖量，或單位重量流量的推進劑產(chǎn)生的推力。RD-170火箭發(fā)動機的真空比沖比F-1火箭發(fā)動機高11.2%。其主要原因是RD-170采用了先進的補燃循環(huán)工作方式。在小火箭的微信公眾號文章《F-1:史上最強的單燃燒室液體火箭發(fā)動機》中，我提到了F-1火箭發(fā)動機采用燃氣發(fā)生器循環(huán)方式。這種方式使得火箭發(fā)動機的推進劑組合密度較低，在產(chǎn)生大推力的同時，幾乎不可避免地需要一個非常大的發(fā)動機尺寸。如今，更好的大推力液體火箭發(fā)動機的工作方式實際上是補燃循環(huán)。按照迄今為止，火箭工程師們對發(fā)動機的了解，補燃循環(huán)的比沖比燃氣發(fā)生器的比沖要高10%左右。

　　另外，采用燃氣發(fā)生器的工作方式的發(fā)動機，會因渦輪廢氣的排放損失1%以上的比沖，而且這種情況會隨著燃燒室壓力的增加而越發(fā)明顯。采用了補燃循環(huán)的RD-170發(fā)動機則不用擔(dān)心這些，可以把室壓做得高高的，效率和性能提升明顯。在這一點上，RD-170又勝過了F-1。當(dāng)然，作為一款在1985年4月13日才首次實用的發(fā)動機來說，RD-170比在上世紀(jì)60年代就推動土星5號火箭的F-1發(fā)動機出現(xiàn)得晚，在技術(shù)上有所進步是可以理解的。

　　為什么RD-170的室壓可以這么高?

　　RD-170的比沖比F-1火箭發(fā)動機高11.2%可以理解，可是RD-170是怎樣把燃燒室壓力提升到了F-1火箭的3.5倍的水平的呢?蘇聯(lián)人在這方面的設(shè)計比美國人高明這么多么?

　　其實是美國人的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)把美國人自己給坑了。

　　翻閱上世紀(jì)60年代和70年代的美國人的火箭發(fā)動機技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，里面赫然有這樣一條限制：采用液氧煤油燃料的液體火箭發(fā)動機，其燃燒室壓力不得超過7MPa!

　　這是美國的工程技術(shù)人員從多年的試驗數(shù)據(jù)中總結(jié)出來的一個結(jié)論，其中當(dāng)然不乏一些血的教訓(xùn)。美國人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)燃燒室的壓力過大時，煤油很容易在燃燒室內(nèi)壁上結(jié)焦，之后便是不可逆轉(zhuǎn)、難以控制的噴管損毀和發(fā)動機爆炸的事故。

　　在這樣的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)限制下，推動土星5號火箭的F-1火箭發(fā)動機的燃燒室壓力被定為7MPa，這已經(jīng)是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的最高值了?？梢哉f，F(xiàn)-1火箭發(fā)動機的設(shè)計人員嚴格地遵守了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，而且同時做了提高發(fā)動機性能的最大努力。

　　那么問題又來了，既然美國人自己限制了燃燒室的壓力以防止結(jié)焦現(xiàn)象的出現(xiàn)。那么，為什么蘇聯(lián)人的火箭發(fā)動機有這么高的燃燒室壓力，卻極少出現(xiàn)結(jié)焦和爆炸的情況呢?

　　這個問題的答案，需要我們把目光從火箭發(fā)動機的試車臺和實驗室繪制圖紙的桌子上暫時挪開，到蘇聯(lián)廣袤的土地上去尋找了!

　　曾經(jīng)的蘇聯(lián)有著世界上最大的領(lǐng)土面積。

　　在這片土地下面，有著豐富的石油和天然氣儲存量。

　　而在里海西岸中部的那個向海里突出的尖尖角這里，有個叫做 阿塞拜疆 的地方。

　　早在公元前7世紀(jì)，這里就是拜火教的圣地。實際上，阿塞拜疆巴庫油氣田附近的蘇拉汗尼神廟向來就是印度存放圣火之地。

　　1924年，阿塞拜疆比比海巴特港的人工島上，建起了世界上第一口離岸石油鉆井平臺。這口油井的產(chǎn)量當(dāng)年就達到了整個巴庫地區(qū)的10%。

　　到了1941年，阿塞拜疆的油井的鉆井深度就有了深達3400米的記錄。

　　二戰(zhàn)期間，希特勒制定了“藍色計劃”，試圖占領(lǐng)高加索的油田。為了保險起見，蘇聯(lián)用灌注水泥的方式毀掉了大量油井，并炸毀了幾乎所有上規(guī)模的煉油廠。1萬多名煉油工程師被撤退到蘇聯(lián)后方。這片曾經(jīng)優(yōu)質(zhì)原油產(chǎn)量占全蘇聯(lián)70%的油田陷入了低谷。

　　上世紀(jì)60年代，阿塞拜疆石油產(chǎn)業(yè)迅速復(fù)興，尤其是里海石油的開采更是占到了阿塞拜疆的60%。以RD-170為代表的火箭發(fā)動機計劃需要大量的煤油供應(yīng)。在一定程度上促進了先進煉油技術(shù)的發(fā)展。圖為攝于阿塞拜疆巴庫的油田場景。

　　這塊被拜火教信徒奉為圣地的地方，其出產(chǎn)的石油果然不同凡響。

　　蘇聯(lián)的高燃燒室壓力的火箭發(fā)動機在點火測試的過程中，極少出現(xiàn)結(jié)焦的現(xiàn)象。首先要感謝的就是這片土地提供的原油。當(dāng)然，蘇聯(lián)人包括美國人發(fā)現(xiàn)大型液氧煤油火箭發(fā)動機的結(jié)焦居然與原油有關(guān)的事實已經(jīng)是很以后的事情了?？梢哉f，蘇聯(lián)的火箭發(fā)動機設(shè)計師一直在享受著大自然給他們的恩賜。

　　阿塞拜疆的油辛烷值高，雜質(zhì)少，而對于火箭發(fā)動機最關(guān)鍵的一點是：含硫量極低!

　　美國的煤油中，硫含量通常在50PPM，而蘇聯(lián)則盛產(chǎn)硫含量小于20PPM的高品質(zhì)萘基油。圖為阿塞拜疆油田向外輸出石油的管線。

　　另外，西伯利亞地區(qū)出產(chǎn)的原油也有著不錯的品質(zhì)。純凈的煤油讓蘇聯(lián)的火箭發(fā)動機即使在很高的燃燒室壓力下，也較少出現(xiàn)結(jié)焦的現(xiàn)象。他們當(dāng)然也就沒有什么燃燒室壓力不得超過7MPa的奇怪限制了。

　　后來，美國人發(fā)現(xiàn)了燃燒室煤油結(jié)焦的癥結(jié)所在，甚至摸清楚了硫化亞銅等燃燒室內(nèi)雜質(zhì)的生成機理。然而，這已經(jīng)為時已晚。上世紀(jì)70年代后，大部分美國的科研人員已經(jīng)徹底放棄了高燃燒室壓力的液氧煤油火箭發(fā)動機的研制，轉(zhuǎn)而研發(fā)液氫液氧發(fā)動機了。(不過，這從客觀上促進了航天飛機主發(fā)動機的出現(xiàn)，可謂是失之東隅，收之桑榆。)

　　英雄遲暮，RD-170差點隨著那個帝國離去

　　1985年4月13日，第一枚天頂號運載火箭從拜科努爾航天發(fā)射場發(fā)射，雖然沒有把模擬的有效載荷送入軌道，但是RD-171發(fā)動機工作正常。問題出在第二級的RD-120發(fā)動機上。1987年5月15日，蘇聯(lián)發(fā)射了第一枚能源號運載火箭。然而，到了1988年11月15日，隨著能源號的最后一次發(fā)射，所有的大型航天項目都面臨著被終結(jié)的命運。到了上世紀(jì)90年代初，這個紅色帝國倒下的時候，RD-170系列也終于和蘇聯(lián)的火箭暫時告別了。

　　但是，那時候，RD-170發(fā)動機已經(jīng)成功進行了618次發(fā)射，在累計69579秒的燃燒時間內(nèi)，她證明了自己的可靠性。并且一次又一次地展示了世界上推力最大的液體火箭發(fā)動機的魅力。

　　后來，美國、俄羅斯、烏克蘭和挪威的四家公司共同投資的海上發(fā)射公司成立了。天頂號火箭帶著RD-170發(fā)動機一起，獲得了新生。注意，上圖的天頂號火箭的第一級的四個噴口，出自同一臺RD-171發(fā)動機(RD-170發(fā)動機的伺服機構(gòu)增強版本。)這枚起飛重量462噸的火箭由1臺發(fā)動機托起。注意，帶有濃厚的烏特金設(shè)計風(fēng)格的火箭發(fā)射裝置。

　　RD-180遠渡重洋，為美國航天發(fā)射貢獻力量

　　美國過早放棄了高燃燒室壓力的大型液氧煤油火箭發(fā)動機的研究轉(zhuǎn)而開始琢磨大推力的液氫液氧發(fā)動機。同時，美國在冷戰(zhàn)時期儲備了大量的大推力固體火箭發(fā)動機的產(chǎn)能，這使得即使沒有RD-170那樣的優(yōu)秀的液氧煤油火箭發(fā)動機，美國人也能夠靠液氫液氧發(fā)動機和大推力固體火箭發(fā)動機把航天飛機送上太空。

　　不過，液氧煤油發(fā)動機的這門課遲早是要補上的。只是，美國人找到了一個捷徑，那就是，買。

　　蘇聯(lián)解體后，普惠積極運作，買來了RD-120液氧煤油發(fā)動機。而美國航空噴氣公司則引進了蘇聯(lián)登月計劃中設(shè)計的NK-33液氧煤油發(fā)動機。洛克希德·馬丁公司看中了RD-170發(fā)動機，不過他們感覺用不上推力這么大的發(fā)動機，于是購買了100多臺RD-180。雖然這有點趁火打劫的味道，不過至少讓RD-170/RD-180的研發(fā)團隊保留了下來。圖為俄羅斯動力機械科研生產(chǎn)聯(lián)合體的廠房內(nèi)，一名工程師正在檢查一臺RD-180發(fā)動機。注意，廠房的墻上，有R-7彈道導(dǎo)彈和SS-18撒旦洲際彈道導(dǎo)彈的照片，默默訴說著曾經(jīng)的那個帝國的榮耀。

　　RD-180是RD-170火箭發(fā)動機的燃燒室減半版本。RD-170有4個燃燒室，去掉2個后，便成了RD-180的雛形。不過，RD-180把RD-170的25MPa的燃燒室壓力進一步提升到了25.7MPa，這使得燃燒室數(shù)量減半的RD-180的推力不是RD-170的一半，而是390.35噸，約為RD-170推力的52.8%?？梢哉f，如果能源號火箭的項目沒有戛然而止的話，RD-170，包括此后的RD-180的推力仍有進一步提升的可能。然而，歷史是不容我們假設(shè)的。上圖為俄羅斯動力機械科研生產(chǎn)聯(lián)合體的廠房外景。RD-170的靈魂在這里游蕩，注視著RD-180遠渡重洋，為美國的火箭提供動力。

　　俄羅斯動力機械科研生產(chǎn)聯(lián)合體的工程師和技術(shù)工人正在為美國的宇宙神運載火箭生產(chǎn)RD-180發(fā)動機。

　　RD-180主要用在美國宇宙神系列運載火箭上。搭配不同的固體助推器，該系列火箭可以提供8噸到29噸的近地軌道運載能力。上圖的火箭示意圖的底部視圖的中間部分的兩個圓圈，就是1臺RD-180發(fā)動機的噴口。

　　1998年11月4日，一臺RD-180發(fā)動機正在進行測試。然而，這里并不是RD-170系列和RD-180系列發(fā)動機所熟悉的老家：蘇聯(lián)航天工業(yè)科學(xué)實驗中心的102號試驗臺。而是美國NASA的馬歇爾航天中心試車臺。在這里，土星5號的F-1火箭發(fā)動機進行過測試，航天飛機的主發(fā)動機進行過測試，如今，來自曾經(jīng)的鐵幕的另一端的蘇聯(lián)RD-180火箭發(fā)動機正在進行測試。熟悉的噴管外形，熟悉的火焰，只是，發(fā)動機外殼上的CCCP和紅星，換成了洛克希德·馬丁的標(biāo)志。

　　這是一枚宇宙神III型運載火箭。她本來的名字叫做宇宙神IIA-R。后面的R代表Russian，表示采用了俄羅斯生產(chǎn)的火箭發(fā)動機。后來，為了淡化美國的這款火箭使用俄羅斯發(fā)動機的這個事實，火箭更名為宇宙神III。

　　RD-180在燃燒室壓力方面，仍有繼續(xù)提升的潛力。

　　蘇聯(lián)人能夠把壓力調(diào)得這么高，一方面的確是超低硫含量的煤油幫了大忙。不過，后來他們發(fā)現(xiàn)了繼續(xù)提升壓力的方法。小編將我能想到的燃燒室壓力提升的手段總結(jié)為5大因素，在這里寫出來，以便大家交流。

　　第一，蘇聯(lián)有得天獨厚的低硫含量的煤油。燃料好，結(jié)焦概率就會低。好的食材，對人和發(fā)動機，都很重要;

　　第二，蘇聯(lián)人的發(fā)動機內(nèi)型面比美國人的粗糙。但是，這種粗糙是故意留下來的。想把內(nèi)型面磨得像鏡面一樣，蘇聯(lián)人能夠做到。但是，他們有幾個數(shù)學(xué)很好的科學(xué)家，建議保留內(nèi)型面一定的粗糙度。這樣，高溫氣流能夠在內(nèi)壁附近形成湍流，可以讓換熱效率提升3倍以上;

　　第三，RD-170有巧妙的冷卻環(huán)設(shè)計，可以形成超臨界冷卻液膜。這個可以由耶夫列夫方法推導(dǎo)進行驗算;

　　第四，對高溫合金和耐高溫涂層的研究和成功應(yīng)用，使得燃燒室本身有著超高的結(jié)構(gòu)強度和熱學(xué)性能;

　　第五，RD-170的加工工藝有獨到之處。RD-170的設(shè)計團隊分析了V-2火箭發(fā)動機(最大壓力1.5MPa)的燃燒室結(jié)構(gòu)，摸透了雙層鋼板套層結(jié)構(gòu)，并徹底摒棄了那種過時的設(shè)計。他們分析了美國大力神導(dǎo)彈的發(fā)動機和F-1火箭發(fā)動機(最大壓力為7MPa)的雙錐管束加金屬絲纏繞的結(jié)構(gòu)，同時也回顧總結(jié)了蘇聯(lián)以前設(shè)計的發(fā)動機燃燒室結(jié)構(gòu)。取長補短后，他們創(chuàng)造了升級版的銑槽加釬焊外壁的加工方法，使得燃燒室內(nèi)壁的導(dǎo)熱率大幅提升。

　　這些設(shè)計理念值得想要發(fā)展大推力液氧煤油火箭發(fā)動機的團隊進行借鑒。而同時，小火箭也不得不為那個戛然而止的RD-170火箭發(fā)動機感到遺憾。

　　美國與蘇聯(lián)爭霸的那個時代已經(jīng)遠去，留下來RD-170這個世界上推力最大的液氧煤油火箭發(fā)動機的傳奇。而中國，已經(jīng)擁有了自己的大推力液氧煤油火箭發(fā)動機。期待在今后的發(fā)展中，中國能夠創(chuàng)造大推力火箭發(fā)動機的新紀(jì)錄。