RD-107

The RD-107 () và “người anh em” của nó là RD-108, là loại động cơ tên lửa được dùng trên dòng tên lửa R-7. RD-107 được lắp trên từng tầng đẩy bên, còn RD-108 được lắp ở tầng lõi trung tâm. Mỗi động cơ có bốn buồng đốt chính (mỗi buồng có một vòi phụt) và thêm hai buồng định hướng.

Các động cơ này được phát triển từ giữa những năm 1950 để phóng R-7 Semyorka, tên lửa đạn đạo liên lục địa (ICBM) đầu tiên trên thế giới. Sau đó, R-7 được chuyển đổi thành tên lửa đẩy phóng vệ tinh/tàu vũ trụ, và các động cơ RD-107/108 cũng được cải tiến qua nhiều thế hệ. Phiên bản mới nhất là RD-107A và RD-108A, hiện vẫn được dùng cho tên lửa [[ưSoyuz-2] .

Design 

RD-107 được thiết kế dưới sự chỉ đạo của Valentin Glushko tại Phòng thiết kế thực nghiệm OKB-456 trong giai đoạn 1954–1957. Động cơ sử dụng ôxy lỏng (LOX) và kerosene làm nhiên liệu, hoạt động theo chu trình máy phát khí. Giống như các hậu duệ khác của công nghệ V-2, tua-bin được dẫn động bằng hơi nước sinh ra từ quá trình phân hủy xúc tác H2O2. Bộ tạo hơi sử dụng xúc tác rắn F-30-P-G, gồm các viên bi sắt oxide xốp kích thước khác nhau; một nửa số viên được phủ hỗn hợp potassium permanganate và sodium. Mỗi động cơ có bốn buồng đốt chính cố định. RD-107 có thêm hai buồng định hướng ó thể thay đổi hướng phụt trong một mặt phẳng để điều khiển tư thế tên lửa. RD-108 có bốn buồng định hướng giúp điều khiển đầy đủ theo các trục cho tầng lõi Blok-A. Cụm turbopump trục đơn gồm tua-bin dẫn động bằng hơi, một bơm chất oxy hóa, một bơm nhiên liệu và một máy sinh nitơ khí để điều áp các thùng chứa nhiên liệu và ôxy.

Các động cơ RD-107 được dùng trên các booster bên của tên lửa Soyuz-2, còn một động cơ RD-108 duy nhất được dùng cho tầng lõi Blok-A (giai đoạn 1 trung tâm).

Một cải tiến quan trọng của loại động cơ này là khả năng điều chỉnh tỷ lệ pha trộn nhiên liệu – chất oxy hóa. Do sai số chế tạo tự nhiên giữa các động cơ, nếu không có hệ thống điều khiển lượng tiêu thụ, mỗi booster có thể dùng hết LOX và dầu hỏa ở các tốc độ khác nhau. Điều đó có thể dẫn tới việc còn thừa hàng chục tấn chất đẩy trong một số booster ở cuối pha đốt, gây ứng suất rất lớn lên cấu trúc và làm mất cân bằng khối lượng, khiến việc điều khiển hướng bay khó khăn. Hệ thống điều khiển tỷ lệ pha trộn được phát triển để đảm bảo bốn booster R-7 tiêu thụ khối lượng chất đẩy đồng thời và đồng đều.

Sản xuất 
Các động cơ RD-107 và RD-108 được chế tạo tại nhà máy JSC Kuznetsov plant in Samara, Nga dưới sự giám sát của chi nhánh Privolzhskiy của NPO Energomash, (còn gọi là chi nhánh Volga). Chi nhánh Privolzhskiy được thành lập năm 1958 như một nhánh của OKB-456, chuyên trách sản xuất RD-107 và RD-108. Chi nhánh này do Y. D. Solovjev lãnh đạo đến năm 1960, sau đó là R. I. Zelenev (đến 1975), tiếp theo là A. F. Udalov (đến 1978), và hiện do A. A. Ganin phụ trách.

Các phiên bản

Các phiên bản của RD-107 
Các sửa đổi đối với thiết kế RD-107 đã dẫn tới việc sản xuất một số phiên bản động cơ khác nhau:

 RD-107 (mã định danh GRAU:  8D74): Phiên bản gốc. Được dùng trên các biến thể ICBM của R-7, cũng như các tển lửa đẩy Sputnik, Luna, và Vostok.
 RD-107K (mã định danh GRAU: 8D74K): Phiên bản cải tiến của RD-107. Được sử dụng trên các tên lửa Molniya, Vostok-2, Vostok-2M, và Voskhod.
 RD-107MM (mã định danh GRAU: 8D728 or 8D74M): Lực đẩy tăng thêm khoảng 5% so với RD-107K. Được dùng trên Molniya-M và Soyuz và trở thành chuẩn dùng chung cho mọi tên lửa họ R-7 từ năm 1966.
 RD-117 (mã định danh GRAU:  11D511): Có các cải tiến về kết cấu. Được dùng trên các tên lửa Soyuz-U và Soyuz-U2.
 RD-107А (mã định danh GRAU: 14D22): Phiên bản cải tiến của RD-117 với thiết kế kim phun mới. 260 kim phun ly tâm hai thành phần được thay bằng hơn một nghìn kim phun một thành phần, cho phép “phun tơi” nhiên liệu và chất oxy hoá tốt hơn, đốt cháy triệt để hơn, giảm dao động tần số cao trong buồng đốt và tăng xung riêng thêm khoảng 5 giây (≈ 0,049 km/s), tức khoảng 5%. Được sử dụng trên các tên lửa Soyuz-FG, Soyuz-ST-A và Soyuz-ST-B.
 RD-107А (mã định danh GRAU: 14D22KhZ): Phiên bản RD-107A dùng mồi cháy hoá học. Được dùng trên các tên lửa Soyuz-2,1a và Soyuz-2,1b.

Các phiên bản của RD-108 
Những sửa đổi đối với thiết kế RD-108 đã tạo ra nhiều phiên bản khác nhau của động cơ:
 RD-108 (mã định danh GRAU: 8D75): Phiên bản gốc. Dùng trên các tên lửa R-7, Sputnik, Vostok và Voskhod.
 RD-108K (mã định danh GRAU: 8D75K): Phiên bản cải tiến của RD-108. Dùng trên tên lửa Molniya.
 RD-108MM (mã định danh GRAU: 8D727 hay 8D75M): Lực đẩy tăng thêm khoảng 5% so với RD-108K. Dùng trên các tên lửa Molniya-M và Soyuz.
 RD-118 (mã định danh GRAU: 11D512): Phiên bản cải tiến với thay đổi về kết cấu. Dùng trên tên lửa Soyuz-U.
 RD-118PF (mã định danh GRAU: 11D512PF): Biến thể của RD-118 được tối ưu để sử dụng nhiên liệu Syntin thay vì RG-1. Động cơ dùng các kim phun được chọn lọc để giảm thiểu hiện tượng mất ổn định mà không cần thay đổi phương pháp chế tạo, nhưng điều này đòi hỏi phải sản xuất một số lượng lớn động cơ để chọn được các kim phun đáp ứng được yêu cầu rất khắt khe.Dùng trên Soyuz-U2.
 RD-108A (mã định danh GRAU: 14D21): Phiên bản cải tiến của RD-118 với thiết kế kim phun mới. Thay thế 260 kim phun ly tâm hai thành phần bằng hơn một nghìn kim phun một thành phần, giúp tạo sương nhiên liệu–chất oxi hóa mịn hơn, cháy triệt để hơn, giảm dao động tần số cao trong buồng đốt và tăng xung riêng khoảng 5 giây (0,049 km/s), tức khoảng 5%.ref name="Zak 2019" /> Dùng trên các tên lửa Soyuz-FG, Soyuz-ST-A và Soyuz-ST-B.
 RD-108A (mã định danh GRAU: 14D21KhZ): Phiên bản RD-108A dùng mồi cháy hoá học. Được dùng trên các tên lửa Soyuz-2,1a và Soyuz-2,1b.

Việc phát triển các động cơ 14D21 và 14D22 bắt đầu từ năm 1986, với bản thiết kế sơ bộ được hoàn thành vào năm 1993. Các động cơ này tích hợp thiết kế đầu kim phun mới nhằm tăng xung riêng. Chuyến phóng tàu chở hàng Progress đầu tiên bằng tên lửa đẩy được trang bị các động cơ này diễn ra vào tháng 5 năm 2001. Chuyến phóng chở người đầu tiên sử dụng các động cơ này diễn ra vào tháng 10 năm 2002.

Tham khảo

Liên kết ngoài 

 ЖРД РД-107 и РД-108 и их модификации
 РД-107/108 на сайте НПО Энергомаш

Động cơ tên lửa Nga
Động cơ tên lửa Liên Xô