RD-107

Blick auf die Unterseite einer Sojus-FG mit 4 RD-107 und einem RD-108

RD-107

Das RD-107 (von russisch Реактйвный двигатель, „Reaktiwny Dwigatel“) ist ein Raketentriebwerk für Flüssigkeitsraketen. Es wurde vom sowjetischen Chefkonstrukteur für Raketenmotoren Walentin Petrowitsch Gluschko im Zeitraum zwischen 1954 und 1957 am Leningrader Gasdynamischen Laboratorium entwickelt und in den R-7-Varianten wie der Sojus-Rakete als Antrieb für die erste Stufe eingesetzt. Zuerst waren für diese Rakete die Einkammertriebwerke RD-105 und RD-106 vorgesehen, jedoch erwiesen sich diese vergrößerten Versionen des deutschen ED-140 als instabil, worauf die Arbeiten daran 1956 eingestellt wurden.

Das darauf bevorzugte Triebwerk RD-107/RD-108 wird mit der Kerosinart RP-1 und flüssigem Sauerstoff (LOX) betrieben und besitzt vier starre zylindrische Brennkammern mit Paraboldüsen, zwei schwenkbare Steuerdüsen sowie ein Turbopumpenaggregat mit 4000 kW Leistung und zwei Haupt- und zwei Hilfspumpen. Die Hauptpumpen liefern bei vollem Schub pro Sekunde 91kg RP-1 und 226 kg Sauerstoff zu den Brennkammern, wobei die Turbine mit über 8000/min läuft. Eine der Hilfspumpen fördert Wasserstoffperoxid als Treibstoff für die Turbine der Hauptpumpen, die andere fördert flüssigen Stickstoff in die Treibstoffbehälter und erzeugt dort auf diese Art einen Überdruck.

Eine Ableitung des RD-107 ist das RD-108 welches als Zweitstufentriebwerk für die Sojus zum Einsatz kommt und welches über vier Steuerdüsen verfügt. Im Gegensatz zu den Vorgängertriebwerken RD-100, RD-101 und RD-103 wurde die thermische Belastung der Brennkammerwand durch Kühlung mit Treibstoff beträchtlich gesenkt. Dazu wurden die Brennkammern im oberen Teil doppelwandig ausgelegt (mit Kanälen versehen) durch die der Treibstoff gepumpt wurde. Zusätzlich zur Kühlung wurde durch diese Maßnahme auch die Stabilität der Brennkammer gesteigert, wodurch der Brennkammerdruck schadlos auf mehr als das doppelte erhöht werden konnte.

Probleme bereiteten bei der Entwicklung des Triebwerkes vor allem (wie bei fast jedem großen Raketentriebwerk) die Verbrennungsschwingungen, welche durch periodische Änderungen von Druck und Temperatur in der Brennkammer zum Versagen oder Zerstörung des Triebwerks führen können. Sie entstehen durch unvollständige Verbrennung von Treibstoff.

Varianten

Die ersten Triebwerke für die Varianten der R-7 trugen die offizielle Bezeichnung 8D74 und 8D75 (die RD-x Bezeichnung ist die des Herstellers). Sie gehörten 1957 zur Erstausstattung der R-7, waren jedoch mit 971 bzw. 912 kN noch zu schwach, um die geplanten Nutzlasten (Sprengköpfe bzw. die großen Sputniksatelliten ab Sputnik-3) zu tragen. Daraufhin wurden sehr schnell verbesserte/modifizierte Varianten entwickelt. Für das RD-107 sind das 8D74-1958 (z. B. für Luna Version), 8D74-1959 (z. B. für Wostok), 8D74K (z. B für Molniya), 8D76 (z. B. für 8A91, also ab Sputnik 3), 8D727 und 11D511 (RD-117 für Soyuz) bzw. für das RD-108 die Versionen 8D75PS (Sputnik 1 und 2), 8D77 (z. B. für 8A91, also ab Sputnik 3), 8D75-1958 (Luna), 8D75-1959 (Wostok), 8D75K (z. B. für Molniya), 8D727 (z. B. Molniya) und 11D512 (RD-118 für Soyuz).

Die Triebwerke werden noch heute in modifizierter Form als RD-107A/RD-117 (821/1021 kN Boden-/Vakuumschub) und RD-108A/RD-118 (765/1010 kN Boden-/Vakuumschub) in den verschiedenen Sojus-Versionen eingesetzt.

Technische Daten

Daten für die RD-107 und RD-108.

	RD-107 (8D76)	RD-108 (8D77)
Mischungsverhältnis RP-1/O2	2,47	2,39
Brennkammern/Steuerdüsen	4/2	4/4
Gesamthöhe	3,00 m	3,00 m
Höhe ohne Steuertriebwerke	2,86 m	2,86 m
Durchmesser ohne Steuertriebwerke	2,58 m	1,95 m
Trockenmasse	1155 kg	1250 kg
Masse/Schub-Verhältnis	1,2 kg/kN	1,3 kg/kN
Brennkammerdurchmesser	430 mm	430 mm
Brennkammervolumen	~70 l	~70 l
Brennkammerdruck	5,85 MPa / 58,5 bar	5,10 MPa / 51,0 bar
Düsenhalsdurchmesser	166 mm	166 mm
Düsenmündungsdurchmesser	720 mm	720 mm
Düsenmündungsdruck	39 kPa / 0,39 bar	34 kPa / 0,34 bar
Entspannungsverhältnis	150	150
Bodenschub/Vakuumschub	821/995 kN (790/945 kN in R-7,Sputnik)	745/941 kN
Spezifischer Impuls (Boden/Vakuum)	2520/3080 Ns/kg (2452 Ns/kg in R-7,Sputnik)	2430/3090 Ns/kg
Ausströmgeschwindigkeit	2950 m/s	2950 m/s

Literatur

• Peter Stache, Russische Raketen, ISBN 3-327-00302-5
• Engine Index auf Astronautix

Weblinks

• RD-107/108/117/118 (russisch)