RD-170 (mesin roket)

RD-170 (РД-170, Ракетный Двигатель-170, Rocket Engine-170) adalah mesin roket berbahan bakar cair terkuat dan terberat di dunia. Mesin ini dirancang dan diproduksi di Uni Soviet oleh NPO Energomash untuk digunakan dengan kendaraan peluncur Energia. Mesin ini membakar bahan bakar minyak tanah dan oksidator LOX dalam empat ruang bakar, yang semuanya disuplai oleh satu turbopump poros tunggal dan turbin tunggal dengan daya 170 MW (230.000 hp) dalam siklus pembakaran bertahap.
300px|jmpl|Mesin roket Rusia RD-171 (Zenit, Energia)
300px|jmpl|Mesin roket Rusia. Dari kiri ke kanan: RD-191 nosel bilik tunggal, RD-180 nosel bilik ganda, RD-171 empat bilik nosel.

Mesin ini dikembangkan antara tahun 1976 dan 1986 oleh kantor desain kepala desainer Valentin Glouchko yang berbasis di Saint Petersburg dan saat ini dipasarkan oleh NPO Energomach. Sebuah RD-170 menggerakkan masing-masing dari empat booster roket Energia Soviet. Versi yang lebih kuat, RD-171, kini melengkapi tahap pertama roket Zenit Ukraina. Beberapa varian telah dikembangkan dalam beberapa tahun terakhir untuk menggerakkan peluncur Angara Rusia, Atlas V Amerika, dan KSLV Korea Selatan. Mesin RD-170 sejauh ini merupakan mesin roket propelan cair multi-ruang paling kuat yang pernah diproduksi (tetapi mesin roket F-1 Amerika, 5 di antaranya digunakan pada Saturn V, tetap menjadi mesin propelan cair dan pembakaran tunggal yang paling kuat. ruang yang telah dimasukkan ke dalam layanan).

 Karakteristik teknis  
RD-170 menggunakan siklus pembakaran bertahap bertekanan tinggi dan membakar campuran minyak tanah kelas RG-1 dan oksigen cair. RD-170 memiliki kekhasan dalam menggunakan dua generator gas yang dihubungkan dengan satu turbin dan turbopump yang mengembangkan daya sebesar 190  MW dan menyuplai empat ruang bakar. Gas yang meninggalkan turbin diinjeksikan kembali ke ruang bakar utama (karakteristik pembakaran bertahap) yang memungkinkannya memiliki rasio dorong/berat yang sangat tinggi. Berbeda dengan mesin Soyuz yang menggunakan motor vernier untuk mengarahkan roket, nozel RD-170 dapat disesuaikan: nozel versi RD-171, yang dipasang pada peluncur Zenit, dapat diputar sebesar 6,3°. RD-170 memiliki daya dorong modular sebesar 755 ton dengan impuls spesifik 303 detik di darat (masing-masing 790 ton dan 331 detik dalam ruang hampa). Tinggi 3,78 meter dan lebar  4,02 m (karena empat nozel), berat kosongnya 9,5 ton, memberikan rasio daya dorong/berat 82,66. Tekanan di pintu masuk ruang bakar bahkan lebih tinggi daripada di SSME pesawat ulang-alik Amerika (250 bar, bukan 220). Saat dirancang, pendorong pendorong Energia dapat dipulihkan dan mesinnya dimaksudkan untuk dapat digunakan kembali 10 kali

 Turbopump bersama  
Beberapa mesin roket Soviet dan Rusia menggunakan pendekatan pengelompokan ruang pembakaran kecil di sekitar satu turbin dan pompa. Selama awal 1950-an, banyak perancang mesin Soviet, termasuk Valentin P. Glushko, menghadapi masalah ketidakstabilan pembakaran saat merancang ruang dorong yang lebih besar. Saat itu, mereka memecahkan masalah tersebut dengan menggunakan pengelompokan ruang dorong yang lebih kecil.

 Varian   
Mesin RD-180 melengkapi tahap pertama peluncur Atlas III dan Atlas V Amerika. Ia memiliki dua ruang bakar serta dua nozel. Kedua ruang RD-180 menggunakan turbopump yang sama. RD-180 memiliki daya dorong 383 ton dengan impuls spesifik 311 detik di darat (dalam ruang hampa masing-masing 415 ton dan 338 detik). Tinggi 3,28 meter dan lebar 3,15 m, berat kosong 5,48 ton, memberikan rasio daya dorong/berat 78,44.

Mesin RD-191 telah dikembangkan sejak akhir tahun 1998 untuk menggerakkan tahap pertama peluncur Angara Rusia yang baru. Ini berasal dari RD-170/171 tetapi hanya memiliki satu ruang bakar dan satu nosel. Uji tembak pertama dilakukan pada tahun 2001. Uji coba ini menghasilkan daya dorong sebesar 198 ton di permukaan laut3 .

Mesin RD-151 merupakan versi RD-191 yang daya dorongnya dikurangi menjadi 170 ton. Mesin ini melengkapi roket KSLV Korea Selatan, yang menggunakan versi turunan dari peluncur Angara Rusia tahap pertama. Peluncuran pertama berlangsung pada 25/8/2009.

 RD-170  
Mesin RD-170 memiliki empat ruang pembakaran dan dikembangkan untuk digunakan pada wahana peluncur Energia – baik mesin maupun wahana peluncurnya hanya diproduksi dalam waktu singkat. Energia diluncurkan dua kali. Setiap wahana Energia memiliki 4 pendorong, yang masing-masing ditenagai oleh satu RD-170.

Mesin ini dirancang untuk digunakan kembali sebanyak 10 kali, namun pengujian menunjukkan bahwa mesin ini dapat bertahan hingga 20 kali pembakaran. 

 RD-171 
Berdasarkan teknologi pendorong bahan bakar cair Energia, Zenit dikembangkan, yang menggunakan varian RD-170, RD-171. Sementara RD-170 memiliki nozel yang berputar pada dua sumbu, nozel RD-171 hanya berputar pada satu sumbu. Model yang disebut RD-172 dan RD-173 diusulkan, peningkatan yang akan memberikan dorongan tambahan, dan proposal RD-173 diselesaikan sebagai peningkatan RD-171M pada tahun 2006. 

 RD-171MV  
Modifikasi RD-171M sedang dikembangkan untuk roket Irtysh. Tidak seperti RD-171M, roket ini hanya menggunakan komponen Rusia dan memiliki sistem kontrol baru. Sampel uji pertama diproduksi pada awal tahun 2019. Uji coba dilaporkan telah berhasil diselesaikan pada bulan September 2021. 

 Turunan ruang ganda  
RD-180 hanya menggunakan dua ruang bakar, bukan empat ruang bakar seperti pada RD-170. RD-180 yang digunakan pada Atlas V mengganti tiga mesin yang digunakan pada roket Atlas awal dengan satu mesin dan memperoleh peningkatan muatan dan kinerja yang signifikan. Mesin ini juga dipilih sebagai sistem propulsi utama untuk tahap pertama roket Rus-M Rusia yang sekarang dibatalkan. 

 Turunan ruang tunggal  
RD-191 adalah versi satu ruang yang digunakan dalam roket Angara Rusia. Varian RD-191 termasuk RD-151 di roket Naro-1 Korea Selatan, RD-181 di roket Orbital ATK Antares Amerika Serikat, dan RD-193 yang diusulkan untuk proyek Soyuz-2-1v. 

 Varian yang diusulkan  
Pada tanggal 28 Juli 2011, NPO Energomash merangkum hasil pekerjaan pada mesin roket Rus-M dan mempertimbangkan kemungkinan pembangunan beberapa varian baru mesin keluarga RD-170. Menurut informasi, varian baru dan yang diusulkan akan ditandai sebagai:
 RD-180M untuk roket berawak Atlas V ( Tidak diperlukan, RD-180 saat ini memenuhi persyaratan Atlas V berawak.) ) 
 RD-180V untuk roket Rus-M . 
 RD-175 dengan daya dorong 9800  kN untuk roket Energia-K yang diusulkan . 
Pada tahun 2017, Direktur Jenderal RKK Energia Vladimir Solntsev merujuk pada versi “sederhana” dan “lebih murah” dari mesin RD-171 sehubungan dengan proyek Soyuz-5 (Sunkar) .  

 Spesifikasi  
 4 ruang bakar, 4 nozel
 1 set turbin dan pompa; turbin menghasilkan sekitar 257.000 hp (192  MW); setara dengan daya keluaran 3 kapal pemecah es bertenaga nuklir
 Pengapian: kapsul bahan bakar start-up piroforik ( triethylaluminium ) 
 Daya dorong vakum: 7.887 kN (1.773.000 lb f )
 Vakum I sp : 338 s (3,31 km/s)
 Permukaan laut I sp : 309 s (3,03 km/s)
 Berat: 9.750 kilogram (21.500 pon)
 Rasio dorong terhadap berat: 82

 Perbandingan karakteristik RD-170 dan versi turunannya 
Karakteristik teknis RD-170 dan mesin turunannya.
    RD-170/RD-171   RD-180  RD-191 RD-151 Rasio pencampuran Minyak Tanah/LOX  ~2.6  2.72  ~2.6  Jumlah ruang bakar  4  2  1  Tinggi total 3,78|m}} 3,00|m}} 4,05|m}}  Diameter 4,02|m}} 3,56|m}} 2,00|m}}  Massa kering 9500|kg}} (9750 untuk RD-171) 5393|kg}} 3230|kg}}  Rasio Massa/Dorongan (Di permukaan laut/dalam ruang hampa) 1,20|kg/kN}}    Tekanan di ruang bakar  24,5 MPa (245 bar) 25,7 MPa  25,7 MPa  Tekanan pada saluran keluar nosel  0,66 MPa  0,69 MPa  0,69 MPa  Laporan relaksasi  36.87  36.87  37  Dorongan di permukaan laut/dalam ruang hampa  7550/7900 kN  3828/4152 kN  1985/2079 kN  1700 kN Impuls spesifik (Di permukaan laut/dalam ruang hampa)  3030/3315 Ns/kg   3306 Ns/kg  Digunakan oleh   Energia dan  Zenit   Atlas V dan  Rus-M   Angara   KSLV

 Lihat pula 
 Wahana peluncur antariksa 
 BE-3 – mesin berbahan bakar hidrogen yang saat ini dioperasikan oleh Blue Origin
 BE-4 (Blue Engine 4) – mesin berbahan bakar metana yang dikembangkan oleh Blue Origin
 Merlin – mesin operasional berbahan bakar minyak tanah oleh SpaceX
 RD-180 – mesin berbahan bakar minyak tanah Rusia modern dengan ukuran yang sebanding
 SpaceX Raptor – mesin berbahan bakar metana yang dikembangkan oleh SpaceX
 Mesin roket 
 NPO Energomash
 Energia
 Rutherford
 RD-107
 NK-33
 RD-0124
 RD-191
 RD-8 
 RD-120
 RD-193
 RD-801
 RD-810
 YF-100
 YF-115
 YF-130

 Referensi 

RD-170
Kategori:Mesin roket dengan throttle range
Kategori:Mesin roket tahap awal
Kategori:Mesin roket Uni Soviet
Kategori:Mesin roket Rusia
Kategori:Mesin roket yang menggunakan propelan minyak tanah
Kategori:Reka cipta Uni Soviet
Kategori:Mesin roket yang menggunakan siklus pembakaran bertahap
Kategori:Mesin roket Energomash