RD-861K
RD-861Kは、ウクライナ共和国で設計・製造された液体燃料ロケットエンジンです。このエンジンは、ウクライナが開発した宇宙開発用ロケット「ツィクロン-4」の最終段にあたる第3段に搭載される推進システムとして特別に設計されました。
本エンジンは、ツィクロンシリーズのロケットで長年使用され実績のあるRD-861系列を基に開発されました。基本的な構造や優れたエネルギー効率、そして高い信頼性は原型機であるRD-861から継承されています。しかし、ツィクロン-4のミッション要件に対応するため、いくつかの重要な改良が施されました。
RD-861と比較して、RD-861Kには以下の点が改善されています。
比推力が約15.6秒向上し、より効率的な軌道投入が可能となりました。
軌道上での複数回（最大3回）の再着火が可能となり、ミッションの柔軟性が大幅に向上しました。
高圧化された燃料を作動流体として使用する推力偏向制御システムが採用され、より精密な推力方向制御が可能となりました。
推進剤の混合比率が常に±1.0%という非常に高い精度で維持されるようになりました。
これらの改良により、RD-861Kは原型機の信頼性を保ちつつ、ツィクロン-4の要求する高い性能と機能性を実現しています。
RD-861Kは、自己着火性のハイパーゴリック推進剤である非対称ジメチルヒドラジン（UDMH）を燃料として、四酸化二窒素（NTO）を酸化剤として使用します。これらの推進剤は接触すると即座に燃焼するため、点火装置を必要としません。
エンジンは単一の燃焼室を備え、上述のように最大3回の再着火能力を持ちます。推進剤を燃焼室に供給するターボポンプは、燃焼で発生したガスの一部を利用して駆動されます。エンジンの始動時には、別途高圧で蓄えられたヘリウムガスがタービンに供給され、ターボポンプの回転を開始させます。この始動用ヘリウムは専用の格納容器に貯蔵されています。
エンジンの重要な機能の一つである推力偏向制御は、ノズルの向きを±方向に変更することで行われます。RD-861Kでは、この制御のために油圧アクチュエータが用いられますが、その作動流体として加圧されたエンジン燃料が利用される点が特徴です。これにより、油圧系統用の独立した作動油を用意する必要がなくなり、システムの簡素化と軽量化に貢献しています。
RD-861Kの開発過程では、その性能と信頼性を確認するための広範な地上燃焼試験が行われました。製造を担当するユージュマシュ工場と設計を担当するユージュノエ設計局は、2007年1月以降、ツィクロン-4の第3段としての使用を想定した複数回再着火を含む様々な燃焼試験を実施しました。
特に重要な試験は2009年上半期に行われました。この時、標準的なノズルを備えた1基と、軽量かつ高強度な炭素繊維強化炭素複合材料（CFC）製ノズルを備えたもう1基の計2基のRD-861Kエンジンが、長時間連続燃焼耐久試験に供されました。仕様上の単回最大連続燃焼時間は450秒と定められていましたが、実際の試験では、一方が1053秒、もう一方が1219秒という長時間にわたり燃焼を継続しました。合計で2272秒もの燃焼時間を達成したこの試験は、RD-861Kが設計上の要求をはるかに超える高い耐久性と信頼性を持つことを実証する結果となりました。
開発と位置づけ
本エンジンは、ツィクロンシリーズのロケットで長年使用され実績のあるRD-861系列を基に開発されました。基本的な構造や優れたエネルギー効率、そして高い信頼性は原型機であるRD-861から継承されています。しかし、ツィクロン-4のミッション要件に対応するため、いくつかの重要な改良が施されました。
RD-861と比較して、RD-861Kには以下の点が改善されています。
比推力が約15.6秒向上し、より効率的な軌道投入が可能となりました。
軌道上での複数回（最大3回）の再着火が可能となり、ミッションの柔軟性が大幅に向上しました。
高圧化された燃料を作動流体として使用する推力偏向制御システムが採用され、より精密な推力方向制御が可能となりました。
推進剤の混合比率が常に±1.0%という非常に高い精度で維持されるようになりました。
これらの改良により、RD-861Kは原型機の信頼性を保ちつつ、ツィクロン-4の要求する高い性能と機能性を実現しています。
技術的な特徴
RD-861Kは、自己着火性のハイパーゴリック推進剤である非対称ジメチルヒドラジン（UDMH）を燃料として、四酸化二窒素（NTO）を酸化剤として使用します。これらの推進剤は接触すると即座に燃焼するため、点火装置を必要としません。
エンジンは単一の燃焼室を備え、上述のように最大3回の再着火能力を持ちます。推進剤を燃焼室に供給するターボポンプは、燃焼で発生したガスの一部を利用して駆動されます。エンジンの始動時には、別途高圧で蓄えられたヘリウムガスがタービンに供給され、ターボポンプの回転を開始させます。この始動用ヘリウムは専用の格納容器に貯蔵されています。
エンジンの重要な機能の一つである推力偏向制御は、ノズルの向きを±方向に変更することで行われます。RD-861Kでは、この制御のために油圧アクチュエータが用いられますが、その作動流体として加圧されたエンジン燃料が利用される点が特徴です。これにより、油圧系統用の独立した作動油を用意する必要がなくなり、システムの簡素化と軽量化に貢献しています。
開発試験
RD-861Kの開発過程では、その性能と信頼性を確認するための広範な地上燃焼試験が行われました。製造を担当するユージュマシュ工場と設計を担当するユージュノエ設計局は、2007年1月以降、ツィクロン-4の第3段としての使用を想定した複数回再着火を含む様々な燃焼試験を実施しました。
特に重要な試験は2009年上半期に行われました。この時、標準的なノズルを備えた1基と、軽量かつ高強度な炭素繊維強化炭素複合材料（CFC）製ノズルを備えたもう1基の計2基のRD-861Kエンジンが、長時間連続燃焼耐久試験に供されました。仕様上の単回最大連続燃焼時間は450秒と定められていましたが、実際の試験では、一方が1053秒、もう一方が1219秒という長時間にわたり燃焼を継続しました。合計で2272秒もの燃焼時間を達成したこの試験は、RD-861Kが設計上の要求をはるかに超える高い耐久性と信頼性を持つことを実証する結果となりました。
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