揭秘俄航天最后的家底——RD-180火箭发动机

12月23日，太空探索技术公司（SpaceX）总裁马斯克在推特上发文写道：“令人惭愧的是，波音公司和洛克希德公司需要在Atlas-5火箭安装俄制RD-180发动机。尽管如此，该发动机的构造非常卓越”。

马斯克为什么会有如此感叹呢，下面小编就来扒一扒这款大推力液体火箭发动机，以及其拒售中国的那些事！

RD-180火箭发动机是由位于莫斯科郊区的动力机械科研生产联合体研制的一款双燃烧室、双喷嘴的火箭发动机。

该发动机由RD-170系列衍生而来，采用共享涡轮泵。RD-180以煤油和液氧为推进剂，使用高压分级燃烧循环。

RD-180继承了先驱RD-170的富氧预燃室设计，使发动机效率更高。喷嘴的活动由四个液压缸支持。

性能数据：

真空推力：420吨，真空比冲：338s
海平面比冲：311s（比冲，每公斤燃料燃烧产生的推力，数据越大越好，类似汽车一升汽油跑的公里数）
重量：5，480kg
直径：3.15m
长度：3.56m
燃烧室数：2个
燃烧室压力：25.7MPa
推重比：78.44：1

RD-180首先被使用在阿特拉斯IIA-R火箭上，也就是阿特拉斯IIA加字母R。(R代表俄罗斯，因为火箭采用了俄罗斯的主发动机)这款火箭后来被命名为阿特拉斯三号。目前使用RD-180发动机进行了85次火箭发射。

RD-180火箭发动机属于双喷管发动机，几十年前，该发动机主要应用于前苏联的"能源号"重型运载火箭第一级。

1996年，RD-180火箭发动机项目成功竞得洛克希德.马丁公司制造的最新PH"宇宙神"运载火箭第一级发动机的研发和交付任务。

以RD-170/171系列发动机为基础，RD-180火箭发动机得到快速发展，从而帮助动力机械科研生产联合体这个俄罗斯发动机制造企业度过了20世纪90年代至21世界初这段最艰难的岁月。1997年，俄罗斯动力机械科研生产联合体与美国签订合作协议，要求2018年底，共向美国交付101台RD-180火箭发动机。

到2013年后期，动力机械科研生产联合体已向美国供应了70多台RD-180火箭发动机，每台价值1000万美元，据评估，其盈利已达到该企业收益的三分之一。考虑到向本国市场供应发动机几乎没有任何利润，RD-180项目使该企业免于破产的威胁。

作为乌克兰事件中反俄举措，美国众议院2014年12月通过参议员约翰·麦凯恩关于美于2019年前全面摆脱俄制发动机的修正案。美国联合发射联盟公司与俄Energomash科学生产联合体2019年前签署的合同属于例外。国会拨款2.2亿美元用于研制新的国产发动机。

提到RD-180液体火箭发动机，就不可避免的提起拒售中国的那些事。

2015年：俄罗斯方面宣称：中国购RD180发动机必须接受俄方条件，别无选择。
俄罗斯副总理德米特里·罗戈津在2015年8月时曾表示，中国计划从俄罗斯购买RD-180火箭发动机。随后他还表示，俄火箭发动机对华供货合同或将在12月中期俄总理德米特里·梅德韦杰夫访华前备好。

2016年：俄媒：俄将售华RD180发动机中国迫切需要。
俄罗斯再次变卦：不向中国出口运载火箭发动机
俄罗斯卫星新闻报道，据俄罗斯航天署消息称，俄罗斯暂不能向中国供应火箭发动机，原因是中国不是“导弹及其技术控制制度”的成员国。俄航天署还表示，“目前谈论供应火箭发动机和实验设计局的合作还为时尚早，首先这一领域的合作必须是合法的。”

2017年：中俄继续谈判购买俄罗斯RD180发动机。


2018年：俄火箭发动机生产商：正和中国洽谈出口RD180发动机俄罗斯动力机械科研生产联合体相关负责人在珠海航展上表示，特别希望中国可以引进RD-180发动机。该发动机是俄罗斯自主研发的大推力火箭发动机，目前正在和中国就RD-180的引进事宜进行进一步谈判，但目前仍未达成具体合同。

关于RD-180拒售中国的探讨，小编将下文推荐给大家，原文在2016年发表于凤凰军事，作者：兵器迷的天空

网上有评论认为，“中国已经有自己的液氧-煤油发动机YF100，因此RD-180不会影响中国长征5号的发射”，还有人认为“俄罗斯禁止售卖中国只是生意上的心理战，最终连技术一起卖给中国的可能性较大”。笔者认为这些评论是值得商榷的。

第一、 俄方RD-180与中方YF100不是一个级别的发动机，不具有可比性。
RD-180是重型液体火箭发动机，而长征五号的YF100则不是。
什么是重型液体火箭发动机？美国1960年代末研制成功的F1液氧煤油发动机推力已达690吨；俄罗斯从1954年成立俄罗斯动力机械科研生产联合体起，就开始研制R7液氧-煤油发动机，1988年已经研制成功真空推力806吨的高压补燃液氧-煤油发动机RD170(后期型号RD171M为846吨)。此方谓之重载。
而中国，直到1990年，才从前苏联引进了2台RD-120高压补燃液氧煤油发动机进行原理研究。至于型号发动机YF-100通过国家正式立项进入工程研制，已经是2000年的事。
即便晚了这些年，我们也来比一比。从推力上说，1998年的RD-180海平面和真空推力分别为3824千牛和4150千牛，而2015年装备长征六号首飞的YF-100，海平面和真空推力分别为1199.19千牛和1339.48千牛，差不多是RD-180的三分之一。RD-180的海平面推力大约不到400吨，而YF100大约120吨，差不多也是三分之一。因此，RD-180是名副其实的重型液体火箭发动机，而YF-100还不在这个级别上。
长征五号火箭如果发射成功（长征5号发射于去年发射失利，火箭专家震撼演讲：长征五号发射失败的背后，谁能想到损失如此巨大！），近地轨道25吨、地球同步转移轨道14吨的发射能力，将基本满足中国近地轨道和常规无人太空探测器的发射需求，是达到国际主流大推力运载火箭的新兵。而RD-180则雄踞重型火箭液氧煤油发动机的业界龙头，这二者之间的差异应当正视。

图：YF100液氧-煤油发动机

总之，长征5号采用YF-100是早就确定的配置方案（长征六号和七号也会采用YF100），从正面说，无论是否有RD-180也不会影响长征五号的发射；从反面说，长征五号与RD-180根本就没有关系，中国引进RD-180也不是为了长征五号。
那么中国引进RD-180的目的，究竟是什么呢？
第二、 中国引进RD-180的目的在于研制中国的重型液体火箭发动机
根据航天推进技术研究院的规划，中国将开展500吨级液氧-煤油发动机和200吨级液氧-液氢发动机的研制，用于近地轨道运载能力超过100吨的长征九号重型运载火箭，预计2030年首飞。这才是中国真正可以和RD-180、美国F1媲美的的重型液体火箭。
500吨级液氧-煤油发动机的研制，有许多关键技术需要攻关，比如：
大推力液体火箭发动机分级启动技术；
高温高压富氧燃气摇摆软管技术；
高效、稳定、长寿命推力室技术
大功率、高效涡轮泵技术；
高精度大范围流量调节技术；
大推力液氧煤油发动机制造与试验技术，等等

2016年8月1日，中国500吨级重型液氧煤油发动机首次涡轮泵测试取得成功

另外，根据中国航天规划方案的公开文献，中国重型运载火箭的主要应用方向有两个：深空探测与载人登月。如果是后者，则必须在上述技术清单上再加上高可靠性这个核心技术。同时需要指出，RD-180的设计初衷，就是为了发射苏联暴风雪号航天飞机，因此也适合载人航天发射。
上述关键技术的突破中，必然有很多难关。因此，笔者的判断是，作为液氧-煤油发动机技术领域的后来者，中国引进RD-180，更多的是为了加快理论学习和技术突破，加速中国500吨级重型液体火箭发动机的研制进程，从而保障我国未来20年航天计划的顺利实施。至于近地轨道卫星发射和近地空间站（单件不超过20吨）的发射任务，YF100是完全能够胜任的。并不是RD-180的引进目的。
美国引进RD-180，为的是成本——RD-180平均大约1000万美元一台，比美方自己的RS-68液氢-液氧发动机便宜50%左右，是锦上添花; 中国引进RD-180，那是雪中送炭。
都是买卖，意义可大有不同，不像网友说的“都是生意”那么轻松，要不怎么有人急着下黑手不是？

第三、俄罗斯出售RD-180，阻力可能来自美国和俄罗斯双方。
俄罗斯这次拒售，名义上是中国不是“导弹及其技术控制制度”成员国。实际上这是很牵强的。导弹及其技术控制制度”(Missile Technology Control Regime-MTCR)是一种控制规则，但不是共同禁止，而是自行审批，即“由各成员国政府自行判断有关转让是否会被用于运载大规模杀伤性武器，并据此决定是否批准某一项出口”。俄罗斯如果真想出口，完全可以“自行判断”，中国进口RD-180仅仅用于载人航天和深空探测等和平项目，而不是作为弹道导弹动力，不属于“运载大规模杀伤性武器”，因此“据此决定”批准出口。因此，这种拒售理由，完全是表面文章。
俄罗斯的禁售态度如果是独立的，则一开始就不应该与中方谈判这个项目。然而事实上，2015年10月，俄罗斯媒体就报道了准备向中国提供RD-180火箭发动机的消息，同时公布了与中国联合登月的航天项目计划，并希望从中国得到用于军事航天器的电子元件。这本是互惠互利的好事，为何半年过去，反而拒售？难道俄罗斯是今天才恍然大悟，知道中国不是MTCR的成员吗？显然是禁不住推敲的。

笔者认为，RD-180是美俄联合研制，以俄为主。1998年普惠与俄方各出资50%成立了RD-180销售公司——RD AMROSS，普惠也是具有RD-180知识产权的。况且，双方协议明文规定RD-180只能销售给洛马。因此，俄罗斯在2019年合同到期前销售中国该发动机，完全绕开美国的许可，从合同的角度，有一定的困难。
虽然近年美俄交恶，有人据此认为俄罗斯也许可以不管不顾的销售RD-180给中国，但从实际情况看，俄罗斯联邦安全委员会虽然发出过威胁，始终没有真正实施RD-180对美销售禁令。而美方虽然提出5年内替代RD-180，但即便在上述2014年12月通过的最强硬的麦凯恩替代法案中，也承认2019年之前101台发动机合同的例外性。
也就是说，迄今为止，在最困难的双边关系情况下，美俄双方其实都遵守了这一合同。
即便俄罗斯面对西方制裁，已经考虑同意售华RD-180，而最近,俄美关系因为伊朗核问题的解决、叙利亚问题的合作以及朝鲜核问题的恶化开始走近，美国大有缓解对俄关系，集中精力对付中国的趋势。在这种情况下，美国为了遏制中国航天计划的顺利实施，许诺对俄让渡部分利益改善关系，换取出手干预对华军售，而俄罗斯则借机提高要价，两边通吃，也就更加顺水推舟。

笔者判断，在这种情况下，俄罗斯即便最终能够出售RD-180给中国，除了价格会增加之外，关键技术的封锁、或者提高对华技术交换的条件也很有可能。中国航天技术的突破，对美国固然是情非所愿，对俄罗斯也未尝不是远虑近忧。
RD-180的故事，虽然尚未终局，也就此告一段落。从一台发动机的些许故事和几重波澜，航天大国间的敌手与伙伴，竞争与合作，进步与阻挠，权衡与算计，不乏龌龊精彩，自当略见一斑。

活动规则：

年终回馈！欢迎小伙伴们畅所欲言，跟小编分享您对本文的感想，也希望大家能够多多转发分享。

福利升级：

留言点赞数统计截止时间：2018年12月27日上午9点。留言获赞总数前10的小伙伴将获赠2019年《航空制造技术》杂志社日历一本。每天还会随机抽选10人获得台历。因后台留言展示上限是100条，所以部分留言无法放出，敬请谅解~ 获奖名单将在本文下方置顶留言中公布（本活动在年底前会不定期开展，敬请关注）

往期相关文章推荐

中国120吨火箭发动机首次曝光：场景壮观似火山爆发

秦岭深处藏着一个神秘基地，亚洲最大的液体火箭发动机研制中心

五次火箭发射失败场面，损失大了！