杂志汇太空探索

6月25日俄罗斯国家航天集团发布消息，称中俄之间已经签署了航天技术知识产权保护协议，这一协议将为俄罗斯向中国出售R D 180火箭发动机铺平道路。俄罗斯官员和媒体更是频频表示，中国正在就引进R D - 18 0火箭发动机和俄罗斯进行接触。R D -1 8 0这种先进的大推力火箭发动机，因为这些消息再次站上了风口浪尖。

RD-180的诞生：美国的需求

RD - 180大推力液氧煤油火箭发动机是当今世界上最优秀的液体火箭发动机之一，它的地面推力约390吨，地面比冲311秒，真空比冲高达338秒，无论是对比推力、比冲还是成熟度和可靠性都是液氧煤油发动机中数一数二的杰作。RD-180发动机由俄罗斯动力机械科研生产联合体（NPO Energomash）研制，但它的诞生却很曲折，最终让它从图纸变成实物的关键，却是来自于美国运载火箭的需求。

动力机械科研生产联合体是俄罗斯主要的液体火箭发动机研制生产厂商，无论是 “联盟”火箭的RD-107和RD-108液氧煤油发动机，还是能源和天顶火箭的RD170/1 7 1发动机都是由它研制的。苏联解体后，面对经济困境尤其是来自国家订单的断崖式下跌，动力机械科研生产联合体也陷入困境，不仅在R D -170发动机基础上衍生的R D -180单泵双室液氧煤油发动机停留在纸面上，连生存都面临很大的困难。与此同时，美国注意到俄罗斯在液体发动机尤其是高压补燃液氧煤油发动机上的成就，无论是航空喷气公司还是普惠公司这样的发动机厂商，还是通用动力公司这样的火箭制造商，不约而同都来俄罗斯航天工业淘金。为了防止俄罗斯穷疯了的工程师们转投他国带来火箭确切说是导弹技术的扩散，美国为首的西方国家也对俄罗斯航天工业进行一定的救济，这不仅体现在商业航天发射市场对俄罗斯大开绿灯，美国空军甚至选用俄罗斯的液体火箭发动机研制自己的新一代运载火箭：渐进一次性运载火箭（EELV）。

洛克希德公司并购马丁公司后，深感 “宇宙神”2火箭设计复杂而低效，该公司决定研制新型 “宇宙神”火箭，并打算使用更先进的发动机。洛马公司也将目光转向了俄罗斯，并初步选定了和老式 “宇宙神”火箭较为合身的库兹涅佐夫设计局N K -3 3发动机。N K - 33发动机就是N -1火箭主发动机的发展型号，它不仅是一种高压补燃液氧煤油发动机，具有比冲高的优点，它的推重比更是液体火箭发动机中的佼佼者。尽管如此，从俄罗斯角度来看， 动力机械科研生产联合体的经营状况更糟糕，而它对俄罗斯火箭工业极为重要，为此俄罗斯国防部和航天局甚至特意致函洛马公司，敦促他们改变主意，最终美国出于政治考虑，并没有采购现成的N K - 33发动机，而是投资1亿美元和俄罗斯共同研制R D 180发动机，把动力机械科研生产联合体的R D - 1 8 0方案变成了现实。

得到来自美国的投资后，RD－180发动机的研制也顺利展开。苏联时代单泵四燃烧室的R D -170高压补燃液氧煤油发动机已经做了充分的研究和试验，尤其是进行了约1 0万秒地面热时车，而R D -180发动机某种程度上可以看作半个R D -1 7 0。虽然这是通俗简化的说法，但R D -180发动机和R D -170发动机通用零部件达到70%，研制中更是受益于R D -170发动机的技术和经验，的确是毋庸置疑的，此外美国洛克达因公司也参与改进发动机的涡轮泵，俄美联合加快进度。1 9 9 6年初洛马公司选择了R D－1 8 0发动机，当年年底发动机就开始试车，截至1999年底已经试车1 6 0 0 0秒，2000年5月 “宇宙神”3火箭使用R D -180发动机进行了首次成功发射，为 “宇宙神”5火箭更辉煌的成功奠定了基础。

NK33发动机

RD-180火箭发动机RD-180的辉煌：“宇宙神”5号火箭

RD-180发动机不仅用于洛克希德公司的 “宇宙神”2R火箭，还是全新的 “宇宙神”5火箭的主发动机，而 “宇宙神”5火箭正是洛马公司成功拿到美国空军E E L V火箭合同的型号。美国为了协调R D -180发动机的研制和销售，由动力机械科研生产联合体和洛克达因公司各出资50%建立了RD AMROSS公司，该公司有R D 180发动机在美国的独家代理销售权。美俄正式签署的R D -180发动机采购合同中，美国将花费约10亿美元从俄罗斯进口101台RD－180发动机，美方还将获得RD－180发动机的全部知识产权，根据授权洛克达因公司可以在美国生产R D -180发动机。

RD-180发动机的国产化自然是为了避免卡脖子，但是那段时期美俄双方关系一直比较亲密，而美国组装生产的RD-180发动机又贵得多，普惠公司懒得在美国生产，洛马公司也不想出高价影响竞争力，最终原定4年内完成的国产化RD-180发动机计划也就不了了之了。国产化的取消并不意味着RD-180发动机的失宠，恰恰相反受益于R D - 170等发动机的技术和积累，R D - 180发动机以其高性能和高可靠性在 “宇宙神”5火箭上大放异彩。据称使用R D -1 8 0发动机把 “宇宙神”5火箭的综合成本降低了25%，对波音公司的 “德尔它”4火箭无论是价格还是成熟度都占据明显的优势。

2005年洛马公司和波音公司的航天发射部门合并为联合发射联盟（U L A）， “宇宙神”5号火箭凭借成熟可靠和性价比的优势更是力压 “德尔它”4火箭一头，根据E E L V火箭投入发射以来的统计，“宇宙神”5火箭不仅在军用卫星发射上占据优势，我们熟悉的“新视野号”和“朱诺”号行星探测器也都是 “宇宙神”5发射的。 “宇宙神”5火箭目前已经发射了63次，而 “德尔它”4火箭只发射了32次，即使考虑重型 “德尔它”4火箭使用3个通用助推芯级，加上9枚重型 “德尔它”4火箭， “宇宙神”5火箭的液体芯级/助推器的发射数量也以6 3对50次遥遥领先。如果不是美国空军当初没有支持采购重型 “宇宙神”5火箭， “宇宙神”5火箭家族的优势就更大了，毕竟重型 “宇宙神”5火箭最初设计就有2 8吨的近地轨道运力，而重型 “德尔它”4火箭直到最近几年使用R S -6 8 A发动机升级后才达到这样的指标。

“宇宙神”5火箭具有物美价廉的特点，是太空探索技术公司的“猎鹰”9号火箭出现前美国最具竞争力的大型运载火箭。美国航宇局的商业乘员运输能力（C C t C a P）已经决出高低，最终拿到合同的三家公司除了太空探索技术公司使用自己的“猎鹰' 9号火箭发射龙式飞船，波音公司已经选定了 “宇宙神”5火箭发射C S T -100星际线飞船，而内华达山脉公司也选择 “宇宙神”5火箭发射货运版"追梦"飞船。 “宇宙神”5火箭的成功，很大程度建立在先进可靠高性能的R D -180液氧煤油发动机之上，而 “宇宙神”5火箭的倍受青睐，更让RD-180发动机炙手可热。俄罗斯人那时候态度高高在上，根本不屑于谈论出售R D -180发动机产品和技术的问题。福兮祸之所伏，RD-180发动机走向巅峰的同时，衰落的隐患已经埋下，美俄的政治关系早已不复早期的亲密，美国国内也多次提出国产化R D -1 8 0发动机的呼声，但毕竟双方并为翻脸，美国国产化的R D - 18 0还是无疾而终，动力机械科研生产联合体也继续生产R D - 180发动机交付美国的运载火箭使用。

RD-170发动机是RD180的前身

RD-180发动机RD-180点火测试

中国500吨液氧煤油发动机RD-180的末路：美国的禁令

动力机械科研生产联合体将以每台约1000万美元的价格向美国公司交付R D - 1 8 0液氧煤油发动机，俄国媒体后来称俄方对此多有抱怨，甚至有动力机械科研生产联合体生产R D - 18 0发动机赔本的报道。尽管如此，对比俄罗斯自身采购的火箭发动机的价格，所谓赔本的说法更多是漫天要价要求涨价的借口而已，R D - 1 8 0发动机的出口始终是动力机械科研生产联合体的一项重要收入。

随着太空探索技术公司的崛起， “宇宙神”5号的地位已经受到严重挑战，"猎鹰" 9号火箭更为物美价廉，不仅在国际商业通信卫星发射市场上屡有斩获，也通过美国空军的认证，跻身美国军用卫星发射承包商的行列，并已经拿到了G P S I I I A卫星的发射合同。 “宇宙神”5火箭受到挤压，R D -180发动机的日子也不会怎么好过，不过对R D -180发动机的致命一击还是来自于政治。2014年初乌克兰的政治危机最终爆炸，随后俄罗斯吞并收回了克里米亚，东乌克兰部分地区也陷入混战，美欧等西方国家纷纷对俄罗斯进行制裁，俄国副总理罗戈津表示将对美国进行反制裁，暂停向美国出口R D -180发动机，而美国参议员麦凯恩也有同样的想法，他认为使用俄制火箭发动机发射美国军用卫星可以看作一种资敌行为，他特意牵头提出并通过了修正案，要求在现有合同结束后停止采购R D -180发动机，他起草的2015财年参议院国防授权法案更是禁止美国国防部与任何使用俄制零件的公司发生商业关系，不过已经签署的合同不在此列，这几乎是为联合发射 “联盟”量身定做的条款，意味着现有批量采购合同执行完毕后，联合发射 “联盟”必须弃用R D -180发动机甚至 “宇宙神”5火箭。

联合发射 “联盟”认为这一禁令将影响美国的航天发射能力，提出申述后部分解除了禁令，开始接受剩余的R D -180发动机订货，但麦凯恩等人表示2017年国防授权法案中将进行彻底的限制。面对随时可能收紧的绳索，R D -180发动机在美国已经没有未来而言。联合发射 “联盟”申述的同时也做了两手准备，正在和蓝色起源公司共同研制生产B E -4高压补燃液氧甲烷发动机，并打算以B E -4发动机为核心研制新的火神运载火箭。火神运载火箭将取代过于昂贵的 “德尔它”4火箭和使用俄制发动机的 “宇宙神”5火箭，成为联合发射 “联盟”未来的主力运载火箭。目前 “宇宙神”5火箭仍在执行各种发射任务，但它的丧钟已经敲响，根据美国今年最新通过的授权法案，R D -1 8 0发动机最晚只能使用到2 0 2 2年底，联合发射 “联盟”更是打算2 0 1 9年左右就以火神火箭取代 “宇宙神”5火箭，R D -1 8 0火箭发动机在美国火箭上已经时日无多了。

不管过去曾有什么样的抱怨，R D - 180发动机毕竟是动力机械科研生产联合体的一棵摇钱树。美国拒绝继续购买和使用R D -1 8 0发动机，这种先进的高性能发动机就走向了末路。R D - 1 8 0发动机本来不至于如此落魄，轨道科学公司在安塔瑞斯火箭因为N K -3 3发动机爆炸后，曾计划购买R D -1 8 0发动机，但R D A M R O S S公司的垄断断绝了轨道科学公司采购的可能，最终只能选择R D -1 9 1发动机改头换面的R D - 181发动机。俄罗斯萨玛拉的进步设计局曾进行过R u s - M火箭的研制，它将以R D -1 8 0作为主发动机，几乎就是俄罗斯版本的 “宇宙神”5火箭，不过由于研制耗费预算太多，还有来自“安加拉”火箭的竞争，最终俄罗斯航天局中止了R u s - M火箭项目，R D -1 8 0发动机也只能无奈中走向末路。

柳暗花明又一村？

西边不亮东边亮，美国出于政治原因即将弃用R D - 1 8 0火箭发动机，俄罗斯向中国推销也就越发热心起来。过去不打算向中国出口R D - 1 8 0发动机时号称的知识产权或是导弹技术控制协议（M T C R）问题，虽然偶有提及但也不再是关键问题，俄国媒体不仅向中国了列举了购买R D - 1 8 0液氧煤油发动机的必要性，甚至不乏“替”中国签署进口R D 1 8 0发动机合同的报道，焦虑之情见于言表。

中国会成为R D - 1 8 0发动机的救命稻草么？中国已经研制了以长征五号和长征七号为代表的新一代运载火箭，它们使用中国研制的Y F - 1 0 0液氧煤油发动机和Y F - 7 7液氢液氧发动机，R D - 1 8 0发动机的综合性能的确要比Y F - 1 0 0发动机好得多，但我们如果因此放弃基于Y F - 1 0 0发动机的运载火箭，马上使用R D - 1 8 0发动机设计下一代火箭，这无疑成了国际笑话。俄国媒体对此也心知肚明，它们指出中国正准备研制重型运载火箭并展开载人登月计划，而成熟先进、兼具高可靠性和高性能的R D - 1 8 0大推力液氧煤油发动机无疑是中国研制重型登月火箭的上佳选择。不过遗憾的是，这同样是俄国人的一厢情愿，且不说载人登月尚未正式立项成为国家意志，据今年4月2 4日新华社消息，中国正在研制的5 0 0吨级大推力液氧煤油发动机也已取得突破性进展，将于今年内完成地面大型组合协调性试验。5 0 0吨级大推力液氧煤油发动机才应该是中国未来重型火箭的主发动机。

虽然同为单泵双燃烧室的高压补燃液氧煤油发动机，但中国的5 0 0吨级液氧煤油发动机推力比R D - 1 8 0液氧煤油发动机增加了约四分之一，这两种发动机不可能在一种火箭上互换，而中国运载火箭技术研究院的重型火箭是基于国内研制的5 0 0吨级液氧煤油发动机研制。除非5 0 0吨级液氧煤油发动机研制遇到无法解决和跨越的难题，改用R D - 1 8 0发动机研制中国重型火箭的可能性是不存在的。

或许俄中两国的供需落差，正是R D - 1 8 0发动机的出口屡被提起但始终无法达成一致的关键因素。即使未来中国签订合同进口一小批R D - 1 8 0发动机，R D-1 8 0发动机仍然不可避免的走向末路，它因美国人而生，也因美国人而死，这不能不说是很悲剧的经历。

大力神III首先使用RD180