Amerikanisches Unternehmen Allgemeine Elektrik hat die ersten Tests eines Prototyps eines adaptiven Strahltriebwerks mit variablem Zyklus (ADVENT) abgeschlossen, berichtete Flightglobal. Das Triebwerk hat nach Unternehmensangaben im Bereich von Verdichter und Turbine hohe Temperaturen erreicht, die „Rekord in der Geschichte der Luftfahrt“ sind. Im Laufe des Jahres 2013 beabsichtigt General Electric außerdem, mit groß angelegten Tests eines Prototyps eines neuen Kraftwerks zu beginnen.
Im neuen Triebwerk will das amerikanische Unternehmen neue leichte und hitzebeständige Keramik-Matrix-Verbundwerkstoffe verwenden. Darüber hinaus konnte General Electric wichtige Entwicklungen bei der Entwicklung einer adaptiven Niederdruckkaskade für das vielversprechende ADVENT-Triebwerk erzielen. Es wird davon ausgegangen, dass dank neuer Technologien neue Flugzeugtriebwerk wird 25 Prozent sparsamer sein als konventionelle Kraftwerke.
Nach vorläufigen Berechnungen wird sich ADVENT auch im Bereich der um 30 Prozent erhöhten Betriebsarten und der Schubkraft um 5-10 Prozent mehr Traktion als herkömmliche Motoren mit einem festen Arbeitszyklus. Das erste Design des neuen Motors wurde am 8. Februar 2013 abgeschlossen. Im November 2014 ist geplant, den Entwurf des Kraftwerks zu verteidigen, und alle Arbeiten sollen bis Ende 2016 abgeschlossen sein.
Ein Prototypenmotor auf einem Prüfstand. Foto von businesswire.com
Alle bei der Entwicklung von ADVENT gewonnenen Technologien werden in den vielversprechenden AETD-Triebwerken für Kampfflugzeuge eingesetzt, an deren Entwicklung die US Air Force interessiert ist. Das neue Kraftwerk soll zwischen verschiedenen Flugmodi wechseln können – Überschall und Unterschall. Heutzutage existierende Motoren können nur in einer dieser Betriebsarten betrieben werden. Durch die Möglichkeit, den Motor zwischen den Modi umzuschalten, wird eine Kraftstoffeffizienz erreicht.
Ein Merkmal des neuen Motors wird die Verwendung eines dritten Luftkreislaufs sein. Während des Starts und des Flugs mit Höchstgeschwindigkeit wird der dritte Kreis geschlossen, damit das Triebwerk den maximalen Schub beibehalten kann. Beim Fliegen mit Unterschallgeschwindigkeit ist der dritte Luftkreislauf geöffnet, was den Triebwerksschub leicht erhöht und den Kraftstoffverbrauch reduziert.
Die Triebwerkstechnologie mit variablem Zyklus der US Air Force wurde im September 2012 von General Electric in Betrieb genommen. Dann wurde berichtet, dass bis 2017 ein funktionierender Prototyp des neuen Triebwerks erstellt und nach 2020 mit der Installation in Kampfflugzeugen begonnen wird. Durch den Einsatz adaptiver Triebwerke wird die US-Luftwaffe nach vorläufigen Schätzungen bis zu 1,2 Milliarden Gallonen Treibstoff pro Jahr (4,5 Milliarden Liter) einsparen. Das ist knapp die Hälfte des jährlichen Treibstoffverbrauchs der US Air Force.
Strahltriebwerk mit variablem Zyklus und adaptiver Technologie (ADVENT)
Verbundwerkstoffe mit keramischer Matrix
Düsenflugzeuge sind die leistungsstärksten und modernsten Flugzeuge des 20. Jahrhunderts. Ihr grundlegender Unterschied zu anderen besteht darin, dass sie von einem Luftatmungs- oder Strahltriebwerk angetrieben werden. Heute bilden sie die Grundlage der modernen zivilen und militärischen Luftfahrt.
Geschichte der Düsenflugzeuge
Zum ersten Mal in der Geschichte der Luftfahrt versuchte der rumänische Designer Henri Coanda, Düsenflugzeuge zu entwickeln. Das war ganz am Anfang des 20. Jahrhunderts, im Jahr 1910. Er und seine Assistenten testeten das nach ihm Coanda-1910 benannte Flugzeug, das statt des bekannten Propellers mit einem Kolbenmotor ausgestattet war. Er war es, der einen elementaren Flügelzellenkompressor in Gang setzte.
Viele bezweifeln jedoch, dass dies das erste Düsenflugzeug war. Nach dem Ende des Zweiten Weltkriegs sagte Coanda, dass das von ihm geschaffene Modell ein Motor-Kompressor-Luftstrahltriebwerk sei, was sich selbst widersprach. In seinen Originalveröffentlichungen und Patentanmeldungen hat er dies nicht behauptet.
Die Fotos des rumänischen Flugzeugs zeigen, dass sich das Triebwerk in der Nähe des Holzrumpfes befindet, daher würden der Pilot und das Flugzeug bei einer Verbrennung des Treibstoffs durch den resultierenden Brand zerstört.
Coanda selbst behauptete, dass das Feuer das Heck des Flugzeugs während des ersten Fluges zerstört habe, aber dokumentarische Beweise sind nicht erhalten geblieben.
Es ist erwähnenswert, dass bei Düsenflugzeugen aus dem Jahr 1940 die Haut ganz aus Metall bestand und einen zusätzlichen Wärmeschutz hatte.
Experimente mit Düsenflugzeugen
Offiziell startete der erste Jet am 20. Juni 1939. Damals fand der erste Versuchsflug eines Flugzeugs deutscher Konstrukteure statt. Wenig später veröffentlichten Japan und die Länder der Anti-Hitler-Koalition ihre Proben.
Die deutsche Firma Heinkel begann 1937 mit Versuchen mit Düsenflugzeugen. Zwei Jahre später absolvierte das Modell He-176 seinen ersten offiziellen Flug. Nach den ersten fünf Testflügen wurde jedoch klar, dass es keine Chance gab, dieses Muster in die Serie aufzunehmen.
Die Probleme der ersten Düsenflugzeuge
Es gab mehrere Fehler deutscher Designer. Zunächst wurde ein Flüssigkeitsstrahltriebwerk gewählt. Es verwendet Methanol und Wasserstoffperoxid. Sie dienten als Brennstoff und Oxidationsmittel.
Die Entwickler gingen davon aus, dass diese Düsenflugzeuge Geschwindigkeiten von bis zu tausend Stundenkilometern erreichen können. In der Praxis konnte jedoch nur eine Geschwindigkeit von 750 Stundenkilometern erreicht werden.
Zweitens hatte das Flugzeug einen exorbitanten Treibstoffverbrauch. Mit ihm musste er so viel mitnehmen, dass das Flugzeug maximal 60 Kilometer vom Flugplatz entfernt aussteigen konnte. Nachdem er tanken musste. Einziges Plus im Vergleich zu anderen frühen Modellen ist die hohe Steiggeschwindigkeit. Es waren 60 Meter pro Sekunde. Gleichzeitig spielten subjektive Faktoren eine gewisse Rolle für das Schicksal dieses Modells. Also mochte sie Adolf Hitler, der bei einem der Teststarts anwesend war, einfach nicht.
Das erste Produktionsmuster
Trotz des Scheiterns des ersten Prototyps waren es die deutschen Flugzeugkonstrukteure, die das Düsenflugzeug als erste in die Massenproduktion brachten.
Die Produktion des Modells Me-262 wurde in Betrieb genommen. Dieses Flugzeug absolvierte seinen ersten Testflug 1942, mitten im Zweiten Weltkrieg, als Deutschland bereits in das Territorium der Sowjetunion einmarschiert war. Diese Neuheit könnte den endgültigen Ausgang des Krieges erheblich beeinflussen. Dieses Kampfflugzeug wurde bereits 1944 bei der Bundeswehr in Dienst gestellt.
Darüber hinaus wurde das Flugzeug in verschiedenen Modifikationen hergestellt - sowohl als Aufklärungsflugzeug als auch als Angriffsflugzeug sowie als Bomber und als Jagdflugzeug. Insgesamt wurden bis Kriegsende eineinhalbtausend dieser Flugzeuge produziert.
Diese militärischen Düsenflugzeuge zeichneten sich nach den damaligen Standards durch beneidenswerte technische Eigenschaften aus. Sie waren mit zwei Turbojet-Triebwerken und einem 8-stufigen Axialverdichter ausgestattet. Im Gegensatz zum Vorgängermodell verbrauchte dieses weithin als "Messerschmitt" bekannte Modell nicht viel Treibstoff und hatte eine gute Flugleistung.
Die Geschwindigkeit des Düsenflugzeugs erreichte 870 Kilometer pro Stunde, die Flugreichweite betrug mehr als tausend Kilometer, die maximale Höhe betrug über 12 Tausend Meter, die Steiggeschwindigkeit betrug 50 Meter pro Sekunde. Das Leergewicht des Flugzeugs betrug weniger als 4 Tonnen, die Vollausstattung erreichte 6 Tausend Kilogramm.
Die Messerschmitts waren mit 30-Millimeter-Kanonen (es waren mindestens vier) bewaffnet, die Gesamtmasse der Raketen und Bomben, die das Flugzeug tragen konnte, betrug etwa eineinhalbtausend Kilogramm.
Im Zweiten Weltkrieg zerstörten die Messerschmitts 150 Flugzeuge. Die Verluste der deutschen Luftfahrt beliefen sich auf etwa 100 Flugzeuge. Experten weisen darauf hin, dass die Zahl der Verluste deutlich geringer sein könnte, wenn die Piloten besser vorbereitet wären, an einem grundlegend neuen Flugzeug zu arbeiten. Außerdem gab es Probleme mit dem Motor, der schnell verschleißte und unzuverlässig war.
Japanisches Muster
Während des Zweiten Weltkriegs versuchten fast alle kriegführenden Länder, ihre ersten Flugzeuge mit Strahltriebwerk freizugeben. Japanische Flugzeugingenieure zeichneten sich dadurch aus, dass sie die ersten waren, die ein Flüssigkeitsstrahltriebwerk in der Massenproduktion einsetzten. Es wurde in den japanischen bemannten Projektilflugzeugen verwendet, die von Kamikaze geflogen wurden. Von Ende 1944 bis zum Ende des Zweiten Weltkriegs wurden mehr als 800 dieser Flugzeuge bei der japanischen Armee eingesetzt.
Spezifikationen für japanische Düsenflugzeuge
Da dieses Flugzeug tatsächlich wegwerfbar war - Kamikazes stürzten sofort darauf ab, dann bauten sie es nach dem Prinzip "billig und fröhlich". Der Bugteil bestand aus einem hölzernen Segelflugzeug, beim Start entwickelte das Flugzeug eine Geschwindigkeit von bis zu 650 Stundenkilometern. Alle werden von drei Flüssigkeitsstrahltriebwerken angetrieben. Das Flugzeug benötigte keine Startmotoren oder Fahrwerke. Er kam ohne sie aus.
Ein japanisches Kamikaze-Flugzeug wurde von einem Ohka-Bomber zum Ziel gebracht, woraufhin Flüssigkeitsstrahltriebwerke eingeschaltet wurden.
Gleichzeitig stellten die japanischen Ingenieure und das Militär selbst fest, dass die Effizienz und Produktivität eines solchen Systems äußerst gering war. Die Bomber selbst wurden leicht mit Ortungsgeräten berechnet, die auf Schiffen der US-Marine installiert waren. Dies geschah, noch bevor der Kamikaze Zeit hatte, sich auf das Ziel einzustellen. Letztendlich starben viele Flugzeuge auf den fernen Anflügen zu ihrem endgültigen Ziel. Darüber hinaus schossen sie sowohl die Flugzeuge ab, in denen die Kamikaze saßen, als auch die Bomber, die sie ablieferten.
Antwort aus Großbritannien
Auf britischer Seite nahm nur ein Düsenflugzeug am Zweiten Weltkrieg teil - die Gloster Meteor. Im März 1943 machte er seinen ersten Einsatz.
Es wurde Mitte 1944 bei der britischen Royal Air Force in Dienst gestellt. Die Serienproduktion dauerte bis 1955. Und diese Flugzeuge waren bis in die 70er Jahre im Einsatz. Insgesamt rollten etwa dreieinhalbtausend dieser Flugzeuge vom Band. Darüber hinaus eine Vielzahl von Modifikationen.
Während des Zweiten Weltkriegs wurden nur zwei Modifikationen von Jägern hergestellt, dann stieg ihre Zahl. Darüber hinaus war eine der Modifikationen so geheim, dass sie nicht in das Territorium des Feindes flogen, damit sie im Falle eines Absturzes die feindlichen Flugingenieure nicht erwischen konnten.
Sie waren hauptsächlich damit beschäftigt, deutsche Flugzeugangriffe abzuwehren. Sie hatten ihren Sitz in der Nähe von Brüssel in Belgien. Seit Februar 1945 haben deutsche Flugzeuge jedoch die Angriffe vergessen und konzentrieren sich ausschließlich auf die Verteidigungsfähigkeiten. Daher gingen im letzten Jahr des Zweiten Weltkriegs von mehr als 200 Global Meteor-Flugzeugen nur zwei verloren. Außerdem war dies nicht das Ergebnis der Bemühungen der deutschen Flieger. Beide Flugzeuge kollidierten beim Landeanflug miteinander. Zu dieser Zeit war der Flugplatz bedeckt.
Technische Eigenschaften des britischen Flugzeugs
Das britische Flugzeug Global Meteor hatte beneidenswerte technische Eigenschaften. Die Geschwindigkeit des Düsenflugzeugs erreichte fast 850 Tausend Kilometer pro Stunde. Die Spannweite beträgt mehr als 13 Meter, das Abfluggewicht beträgt etwa 6,5 Tausend Kilogramm. Das Flugzeug hob auf eine Höhe von fast 13einhalb Kilometern ab, während die Flugreichweite mehr als zweitausend Kilometer betrug.
Die britischen Flugzeuge waren mit vier 30-mm-Kanonen bewaffnet, die sehr effektiv waren.
Amerikaner gehören zu den letzten
Unter allen großen Teilnehmern des Zweiten Weltkriegs war die United States Air Force eine der letzten, die einen Jet auf den Markt brachte. Das amerikanische Modell Lockheed F-80 traf erst im April 1945 die Flugplätze in Großbritannien. Einen Monat vor der Kapitulation der deutschen Truppen. Daher hatte er praktisch keine Zeit, an Feindseligkeiten teilzunehmen.
Die Amerikaner setzten dieses Flugzeug einige Jahre später während des Koreakrieges aktiv ein. In diesem Land fand die erste Schlacht zwischen zwei Düsenflugzeugen statt. Zum einen die amerikanische F-80, zum anderen die damals modernere, bereits transsonische sowjetische MiG-15. Der sowjetische Pilot war siegreich.
Insgesamt wurden mehr als eineinhalbtausend dieser Flugzeuge bei der amerikanischen Armee eingesetzt.
1941 rollte das erste sowjetische Düsenflugzeug vom Band. Er wurde in Rekordzeit entlassen. Es dauerte 20 Tage für das Design und einen weiteren Monat für die Produktion. Die Düse eines Düsenflugzeugs erfüllte die Funktion, ihre Teile vor übermäßiger Erwärmung zu schützen.
Das erste sowjetische Modell war ein hölzernes Segelflugzeug, an dem Flüssigkeitsstrahltriebwerke befestigt waren. Als der Große Vaterländische Krieg begann, wurden alle Entwicklungen auf den Ural übertragen. Dort begannen Versuchsflüge und Tests. Wie von den Konstrukteuren konzipiert, sollte das Flugzeug Geschwindigkeiten von bis zu 900 Stundenkilometern erreichen. Doch sobald sich sein erster Tester Grigory Bakhchivandzhi der 800-Stundenkilometer-Marke näherte, stürzte das Flugzeug ab. Der Testpilot wurde getötet.
Erst 1945 wurde das sowjetische Modell des Düsenflugzeugs endgültig fertiggestellt. Aber die Massenproduktion von zwei Modellen begann gleichzeitig - der Yak-15 und der MiG-9.
Joseph Stalin selbst beteiligte sich am Vergleich der technischen Eigenschaften der beiden Maschinen. Infolgedessen wurde beschlossen, die Yak-15 als Trainingsflugzeug einzusetzen, und die MiG-9 wurde der Luftwaffe zur Verfügung gestellt. In drei Jahren wurden mehr als 600 MiGs produziert. Das Flugzeug wurde jedoch bald eingestellt.
Es gab zwei Hauptgründe. Sie entwickelten es in offener Eile und nahmen ständig Änderungen vor. Außerdem waren die Piloten selbst misstrauisch gegenüber ihm. Es war sehr anstrengend, das Auto zu beherrschen, und es war absolut unmöglich, Fehler im Kunstflug zu machen.
Infolgedessen wurde die verbesserte MiG-15 1948 ersetzt. Ein sowjetisches Düsenflugzeug fliegt mit über 860 Stundenkilometern.
Passagierflugzeug
Das bekannteste Passagierflugzeug ist neben der britischen Concorde die sowjetische Tu-144. Beide Modelle waren Überschall.
Sowjetische Flugzeuge gingen 1968 in Produktion. Seitdem ist über sowjetischen Flugplätzen oft das Geräusch eines Düsenflugzeugs zu hören.
Das größte Düsentriebwerk der Welt 26. April 2016
Hier und da fliegt man mit einer gewissen Angst und blickt immer wieder zurück in die Vergangenheit, als die Flugzeuge noch klein waren und bei eventuellen Störungen problemlos planen konnten, hier aber immer mehr. Im weiteren Verlauf des Auffüllens des Sparschweins werden wir ein solches Flugzeugtriebwerk lesen und betrachten.
Das amerikanische Unternehmen General Electric testet derzeit das größte Düsentriebwerk der Welt. Die Neuheit wird speziell für die neue Boeing 777X entwickelt.
Hier sind die Details ...
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Das rekordbrechende Düsentriebwerk wurde GE9X genannt. Da die ersten Boeings mit diesem Technologiewunder frühestens 2020 in die Lüfte steigen werden, kann General Electric zuversichtlich in die Zukunft blicken. Tatsächlich übersteigt die Gesamtzahl der Bestellungen für das GE9X derzeit 700 Einheiten. Schalten Sie nun den Taschenrechner ein. Ein solcher Motor kostet 29 Millionen Dollar. Die ersten Tests finden in der Nähe der Stadt Peebles, Ohio, USA statt. Der Durchmesser der GE9X-Schaufel beträgt 3,5 Meter, der Einlass ist 5,5 mx 3,7 m groß und ein Triebwerk wird 45,36 Tonnen Strahlschub erzeugen können.
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Kein kommerzieller Motor der Welt hat laut GE ein so hohes Verdichtungsverhältnis (27:1 Verdichtung) wie der GE9X. Verbundwerkstoffe werden aktiv im Motorendesign verwendet.
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GE9X-Unternehmen GE wird in Großraum-Langstreckenflugzeugen vom Typ Boeing 777X installieren. Das Unternehmen hat bereits Aufträge von Emirates, Lufthansa, Etihad Airways, Qatar Airways, Cathay Pacific und anderen erhalten.
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Die ersten Tests des kompletten GE9X-Triebwerks laufen. Die Tests begannen bereits 2011, als Komponenten getestet wurden. Dieses relativ frühe Audit wurde durchgeführt, um Testdaten zu sammeln und den Zertifizierungsprozess einzuleiten, da das Unternehmen plant, solche Triebwerke bereits 2018 für Flugtests zu installieren, sagte GE.
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Brennkammer und Turbine halten Temperaturen von bis zu 1315 ° C stand, was eine effizientere Nutzung des Brennstoffs und geringere Emissionen ermöglicht.
Darüber hinaus ist das GE9X mit 3D-gedruckten Einspritzdüsen ausgestattet. Dieses komplexe System aus Windkanälen und Nischen wird vom Unternehmen geheim gehalten.
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Der GE9X ist mit einer Niederdruck-Verdichterturbine und einem Getriebeuntersetzungsgetriebe ausgestattet. Letztere treibt eine Kraftstoffpumpe, eine Ölpumpe und eine Hydraulikpumpe für die Flugzeugsteuerung an. Im Gegensatz zum bisherigen GE90-Motor mit 11 Achsen und 8 Nebenaggregaten ist der neue GE9X mit 10 Achsen und 9 Aggregaten ausgestattet.
Weniger Achsen reduzieren nicht nur das Gewicht, sondern reduzieren auch Teile und vereinfachen die Lieferkette. Zweiter GE9X-Motor soll nächstes Jahr getestet werden
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Der GE9X-Motor verwendet viele Teile und Baugruppen aus leichten und hitzebeständigen Verbundkeramikmaterialien (Ceramic Matrix Composites, CMC). Diese Materialien halten enormen Temperaturen stand und haben dadurch die Temperatur im Brennraum des Motors deutlich erhöht. "Je höher die Temperatur im Triebwerk ist, desto effizienter wird es sein", sagt Rick Kennedy von GE Aviation.
Moderne 3D-Drucktechnologien haben bei der Herstellung einiger Teile des GE9X-Motors eine bedeutende Rolle gespielt. Mit ihrer Hilfe wurden einige Teile, darunter Kraftstoffeinspritzdüsen, mit solch komplexen Formen hergestellt, die durch herkömmliche Bearbeitung nicht erhalten werden können. „Die komplizierte Anordnung der Kraftstoffkanäle ist ein Betriebsgeheimnis, das wir streng hüten", sagt Rick Kennedy. „Diese Kanäle verteilen und versprühen den Kraftstoff auf die gleichmäßigste Weise im Brennraum."
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Es sei darauf hingewiesen, dass die jüngsten Tests das erste Mal sind, dass ein GE9X-Motor vollständig zusammengebaut betrieben wurde. Und die Entwicklung dieses Motors, begleitet von Prüfstandstests einzelner Aggregate, wurde in den letzten Jahren durchgeführt.
Und zusammenfassend ist festzuhalten, dass das GE9X-Triebwerk trotz der Tatsache, dass es den Titel des größten Strahltriebwerks der Welt trägt, nicht den Rekord für die Leistung des von ihm erzeugten Strahlschubs hält. Der absolute Rekordhalter dafür ist das Triebwerk GE90-115B der vorherigen Generation, das 57.833 Tonnen (127.500 lb) Schub entwickeln kann.
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Quellen
Raketentriebwerke sind einer der Höhepunkte des technologischen Fortschritts. Materialien, die bis ans Limit arbeiten, Hunderte von Atmosphären, Tausende von Grad und Hunderte von Tonnen Schub - das ist erstaunlich. Aber es gibt viele verschiedene Motoren, welche sind die besten? Wessen Ingenieure werden auf das Podium steigen? Es ist endlich an der Zeit, diese Frage mit aller Direktheit zu beantworten.
Leider lässt sich am äußeren Erscheinungsbild des Motors nicht erkennen, wie toll er ist. Wir müssen uns mit den langweiligen Zahlen der Eigenschaften jedes Motors auseinandersetzen. Aber es gibt viele davon, welchen soll man wählen?
Stärker
Je stärker der Motor, desto besser ist er wahrscheinlich? Größere Rakete, mehr Nutzlast, die Weltraumforschung beginnt sich schneller zu bewegen, nicht wahr? Aber wenn wir uns den Spitzenreiter in diesem Bereich ansehen, werden wir eine Enttäuschung erleben. Der größte Schub aller Triebwerke, 1400 Tonnen, liegt am seitlichen Booster des Space Shuttles.
Trotz aller Kraft können Festbrennstoff-Booster kaum als Symbol des technologischen Fortschritts bezeichnet werden, denn strukturell sind sie nur ein Stahl- (oder Verbundstoff, aber egal) Zylinder mit Kraftstoff. Zweitens starben diese Booster zusammen mit den Shuttles im Jahr 2011 aus, was den Eindruck ihres Erfolgs unterminierte. Ja, diejenigen, die die Nachrichten über die neue amerikanische Super-Schwer-Rakete SLS verfolgen, werden mir sagen, dass dafür neue Festbrennstoff-Booster entwickelt werden, deren Schub bereits 1600 Tonnen betragen wird, aber erstens wird diese Rakete nicht fliegen bald, frühestens Ende 2018. ... Und zweitens ist das Konzept "Mehr Treibstoffsegmente nehmen, damit der Schub noch mehr ist" ein weitreichender Entwicklungsweg, der zu technischer Exzellenz geführt hat.
Den zweiten Platz in Bezug auf den Schub belegt der heimische Flüssigkeitsmotor RD-171M - 793 Tonnen.
Vier Brennkammern sind ein Motor. Und Mann für die Waage
Es scheint - hier ist er, unser Held. Aber wenn es der beste Motor ist, wo ist dann sein Erfolg? Okay, die Energia-Rakete starb unter den Trümmern der zusammengebrochenen Sowjetunion, und die Zenith beendete die Politik der Beziehungen zwischen Russland und der Ukraine. Aber warum kaufen die USA bei uns nicht diesen wunderbaren Motor, sondern halb so groß wie der RD-180? Warum produziert die RD-180, die als "Hälfte" der RD-170 begann, jetzt mehr als die Hälfte des Schubs der RD-170 - bis zu 416 Tonnen? Seltsam. Unverständlich.
Den dritten und vierten Platz beim Schub belegen Triebwerke von nicht mehr fliegenden Raketen. Aus irgendeinem Grund wurden dem Festbrennstoff UA1207 (714 Tonnen), der sich auf Titan IV befand, und dem Star des Mondprogramms, dem F-1-Motor (679 Tonnen), aus irgendeinem Grund keine herausragenden Leistungsindikatoren geholfen. Vielleicht ist ein anderer Parameter wichtiger?
Effizienter
Welcher Indikator bestimmt die Effizienz eines Motors? Wenn ein Raketenmotor Treibstoff verbrennt, um eine Rakete zu beschleunigen, dann müssen wir umso weniger Treibstoff ausgeben, um in die Umlaufbahn / Mond / Mars / Alpha Centauri zu fliegen, je effizienter er dies tut. In der Ballistik gibt es einen speziellen Parameter zur Bewertung dieser Effizienz - den spezifischen Impuls.Spezifischer Impuls zeigt an, wie viele Sekunden das Triebwerk 1 Newton Schub pro Kilogramm Treibstoff entwickeln kann
Die Rekordhalter im Schub liegen bestenfalls in der Mitte der Liste, wenn man sie nach bestimmten Impulsen sortiert, und die F-1 mit Festtreibstoff-Booster sind tief im Heck. Dies scheint das wichtigste Merkmal zu sein. Aber schauen wir uns die Anführer der Liste an. Mit einer Anzeige von 9620 Sekunden steht das wenig bekannte HiPEP-Elektrostrahltriebwerk an erster Stelle.
Dies ist kein Mikrowellenherd, sondern ein echter Raketenmotor. Es stimmt, die Mikrowelle ist noch ein sehr entfernter Verwandter von ihm ...
Die HiPEP-Engine wurde für das geschlossene Jupiter-Mondsondenprojekt entwickelt und 2005 eingestellt. Bei Tests entwickelte der Prototyp-Motor laut einem offiziellen NASA-Bericht einen spezifischen Impuls von 9620 Sekunden und verbrauchte 40 kW Leistung.
Den zweiten und dritten Platz belegen die noch nicht geflogenen Elektrostrahltriebwerke VASIMR (5000 Sekunden) und NEXT (4100 Sekunden), die ihre Eigenschaften auf Prüfständen bewiesen haben. Und die Motoren, die ins All geflogen sind (zum Beispiel eine Reihe inländischer SPD-Motoren aus dem Fakel OKB) haben eine Leistung von bis zu 3000 Sekunden.
Motoren der SPD-Reihe. Wer hat coole Lautsprecher mit Hintergrundbeleuchtung gesagt?
Warum haben diese Motoren noch nicht alle anderen ersetzt? Die Antwort ist einfach, wenn wir uns ihre anderen Parameter ansehen. Der Schub von elektrischen Düsentriebwerken wird leider in Gramm gemessen, aber in der Atmosphäre können sie überhaupt nicht funktionieren. Daher wird es nicht möglich sein, auf solchen Triebwerken eine supereffiziente Trägerrakete zu montieren. Und im Weltraum benötigen sie Kilowatt Energie, die sich nicht alle Satelliten leisten können. Daher werden elektrische Antriebsmotoren hauptsächlich nur auf interplanetaren Stationen und geostationären Kommunikationssatelliten verwendet.
Nun gut, wird der Leser sagen, lasst uns den elektrischen Antrieb fallen lassen. Wer hält den Rekord für spezifische Impulse unter den Chemiemotoren?
Mit einer Anzeige von 462 Sekunden werden der heimische KVD1 und der amerikanische RL-10 unter den Chemiemotoren führend sein. Und wenn der KVD1 als Teil der indischen GSLV-Rakete nur sechsmal geflogen ist, dann ist der RL-10 ein erfolgreicher und angesehener Motor für die Ober- und Oberstufen, der seit vielen Jahren tadellos funktioniert. Theoretisch ist es möglich, eine Booster-Rakete vollständig aus solchen Triebwerken zusammenzubauen, aber der Schub eines Triebwerks von 11 Tonnen bedeutet, dass Dutzende von ihnen auf der ersten und zweiten Stufe installiert werden müssen, und es gibt keine Leute, die dazu bereit sind so.
Können hoher Schub und hoher spezifischer Impuls kombiniert werden? Chemische Motoren beruhten auf den Gesetzen unserer Welt (na ja, Wasserstoff mit Sauerstoff mit einem spezifischen Impuls von mehr als ~ 460 brennt nicht, die Physik verbietet es). Es gab Projekte von Atommotoren (,), aber dies ist noch nicht über Projekte hinausgegangen. Aber im Allgemeinen, wenn die Menschheit einen hohen Schub mit einem hohen spezifischen Impuls überwinden kann, wird sie den Weltraum zugänglicher machen. Gibt es noch andere Indikatoren, anhand derer Sie den Motor bewerten können?
Enger
Das Raketentriebwerk stößt Masse (Verbrennungsprodukte oder Arbeitsflüssigkeit) aus und erzeugt so Schub. Je höher der Druck in der Brennkammer, desto höher der Schub und vor allem in der Atmosphäre der spezifische Impuls. Ein Motor mit einem höheren Druck in der Brennkammer ist bei gleichem Kraftstoff effizienter als ein Motor mit einem niedrigeren Druck. Und wenn wir die Liste der Motoren nach Druck im Brennraum sortieren, wird der Sockel von Russland / UdSSR besetzt - unsere Konstruktionsschule hat auf jede erdenkliche Weise versucht, effiziente Motoren mit hohen Parametern herzustellen. Die ersten drei Plätze belegt die Familie der Sauerstoff-Kerosin-Motoren auf Basis von RD-170: RD-191 (259 atm), RD-180 (258 atm), RD-171M (246 atm).
Brennkammer RD-180 im Museum. Achten Sie auf die Anzahl der Stifte, die den Brennraumdeckel halten, und den Abstand zwischen ihnen. Es ist deutlich zu sehen, wie schwer es ist, den Druck aufrechtzuerhalten, um den Deckel von 258 Atmosphären abzubrechen.
Den vierten Platz belegt die sowjetische RD-0120 (216 atm), die die Führung unter den Wasserstoff-Sauerstoff-Triebwerken hält und zweimal mit der Trägerrakete Energia flog. Der fünfte Platz gehört auch unserem Motor - RD-264 auf Kraftstoffdampf, asymmetrisches Dimethylhydrazin / Stickstofftetroxid auf der Dnepr-Trägerrakete arbeitet mit einem Druck von 207 atm. Und nur an sechster Stelle wird das amerikanische Space Shuttle RS-25-Triebwerk mit zweihundertdrei Atmosphären sein.
Sicherer
So vielversprechend die Leistung des Motors auch ist, wenn er jedes zweite Mal explodiert, nützt er wenig. Vor relativ kurzer Zeit musste Orbital beispielsweise auf den Einsatz von jahrzehntelang gelagerten NK-33-Triebwerken mit sehr hoher Leistung verzichten, weil ein Unfall auf dem Prüfstand und eine bezaubernde Nachtexplosion des Triebwerks auf der Antares-Trägerrakete in Frage gestellt wurden die Möglichkeit, diese Motoren weiter zu verwenden. Jetzt wird Antares in die russische RD-181 verpflanzt.
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Das Umgekehrte gilt auch – ein Triebwerk, das weder überragenden Schub noch gezielten Impuls liefert, sondern zuverlässig ist, wird beliebt sein. Je länger die Nutzungshistorie der Engine, desto mehr Statistiken und desto mehr Fehler konnten sie bei bereits aufgetretenen Unfällen erkennen. Die RD-107/108-Triebwerke an Bord der Sojus gehen auf die Triebwerke zurück, die den ersten Satelliten und Gagarin gestartet haben, und haben trotz der Modernisierung eher niedrige Parameter. Aber höchste Zuverlässigkeit zahlt sich in vielerlei Hinsicht aus.
Zugänglicher
Ein Motor, den Sie nicht bauen oder kaufen können, ist für Sie wertlos. Dieser Parameter lässt sich nicht in Zahlen ausdrücken, verliert aber dadurch nicht an Bedeutung. Private Unternehmen können oft keine fertigen Motoren zu einem hohen Preis kaufen und sind gezwungen, ihre eigenen, wenn auch einfacheren, herzustellen. Obwohl sie nicht sehr beeindruckend sind, sind dies die besten Motoren für ihre Entwickler. Zum Beispiel beträgt der Druck in der Brennkammer des Merlin-1D-Triebwerks von SpaceX nur 95 Atmosphären, ein Meilenstein, den die Ingenieure der UdSSR in den 1960er Jahren und der USA - in den 1980er Jahren - überschritten haben. Aber Musk kann diese Motoren in seinen Produktionsstätten herstellen und sie in den richtigen Mengen zu einem angemessenen Preis bekommen, Dutzende pro Jahr, und das ist cool.
Merlin-1D-Engine. Auspuff vom Gasgenerator wie beim Atlas vor sechzig Jahren, aber vorhanden
TWR
Da wir von Spacex "Merlins" sprechen, darf man nicht umhin, die Eigenschaft zu erwähnen, die PR-Spezialisten und SpaceX-Fans auf jede erdenkliche Weise ausprobiert haben - das Schub-Gewichts-Verhältnis. Das Schub-zu-Gewicht-Verhältnis (auch als spezifischer Schub oder TWR bekannt) ist das Verhältnis von Triebwerksschub zu seinem Gewicht. Nach diesem Parameter liegen die Merlin-Engines mit großem Abstand vorn, sie haben es über 150. Die SpaceX-Website schreibt, dass dies die Engine "die effizienteste aller Zeiten" sei, und diese Informationen werden von PR-Spezialisten und Fans an andere weitergegeben Ressourcen. In der englischen Wikipedia gab es sogar einen stillen Krieg, als dieser Parameter nach Möglichkeit vollgestopft wurde, was dazu führte, dass diese Spalte komplett aus der Motorenvergleichstabelle entfernt wurde. Leider steckt in einer solchen Aussage viel mehr PR als Wahrheit. In seiner reinen Form kann das Schub-Gewichts-Verhältnis des Triebwerks nur am Stand erhalten werden, und beim Start einer echten Rakete werden die Triebwerke weniger als ein Prozent ihrer Masse ausmachen, und der Unterschied in der Masse der Motoren hat keinen Einfluss. Obwohl ein Motor mit einem hohen TWR technologisch fortschrittlicher ist als ein niedriger TWR, ist dies eher ein Maß für die technische Einfachheit und Spannung des Motors. Zum Beispiel ist das Triebwerk F-1 (94) dem RD-180 (78) in Bezug auf das Schub-Gewichts-Verhältnis überlegen, aber in Bezug auf den spezifischen Impuls und den Druck in der Brennkammer wird das F-1 deutlich unterlegen sein. Und das Schub-Gewichts-Verhältnis auf einem Sockel als wichtigste Eigenschaft eines Raketentriebwerks anzuheben, ist zumindest naiv.Preis
Diese Einstellung hat viel mit Barrierefreiheit zu tun. Wenn Sie den Motor selbst herstellen, können die Kosten berechnet werden. Wenn Sie kaufen, wird dieser Parameter explizit angegeben. Leider kann dieser Parameter nicht verwendet werden, um eine schöne Tabelle zu erstellen, da die Selbstkosten nur den Herstellern bekannt sind und die Verkaufskosten des Motors auch nicht immer veröffentlicht werden. Die Zeit beeinflusst auch den Preis, wenn der RD-180 2009 auf 9 Millionen US-Dollar geschätzt wurde, wird er jetzt auf 11-15 Millionen US-Dollar geschätzt.Ausgabe
Wie Sie vielleicht schon vermutet haben, war die Einleitung etwas provokant geschrieben (sorry). Tatsächlich haben Raketentriebwerke keinen einzigen Parameter, mit dem sie gebaut werden können, und es wird klar gesagt, welcher der beste ist. Wenn Sie versuchen, die Formel für die beste Engine abzuleiten, erhalten Sie etwa Folgendes:Der beste Raketenmotor ist einer, der die du herstellen/kaufen kannst, während er haben wird Schub in der Reichweite, die Sie brauchen(nicht zu groß oder klein) und wird so effektiv sein ( spezifischer Impuls, Druck im Brennraum) dass es Preis wird Ihnen nicht zu schwer.
Langweilig? Aber das, was der Wahrheit am nächsten kommt.
Und zum Schluss noch eine kleine Hitparade von Motoren, die ich persönlich für die besten halte:
Familie RD-170/180/190... Wenn Sie aus Russland kommen oder russische Motoren kaufen können und für die erste Stufe leistungsstarke Motoren benötigen, ist die RD-170/180/190-Familie eine ausgezeichnete Option. Effizient, mit hoher Leistung und hervorragenden Zuverlässigkeitsstatistiken sind diese Motoren an der Spitze des technologischen Fortschritts.
Be-3 und RocketMotorTwo... Die Motoren privater Unternehmen im suborbitalen Tourismus werden nur wenige Minuten im Weltraum sein, aber das hindert einen nicht daran, die Schönheit der verwendeten technischen Lösungen zu bewundern. Cool ist der neustartbare und über einen weiten Bereich drosselbare Wasserstoffmotor BE-3 mit einem Schub von bis zu 50 Tonnen und einem originalen offenen Phasenwechselkreislauf, der von einem relativ kleinen Team entwickelt wurde. Was den RocketMotorTwo angeht, kann ich bei all meiner Skepsis gegenüber Branson und SpaceShipTwo nicht umhin, die Schönheit und Einfachheit des Hybridmotor-Layouts mit Festbrennstoffgasoxidation zu bewundern.
F-1 und J-2 In den 1960er Jahren waren dies die stärksten Motoren ihrer Klasse. Und wir können nicht anders, als die Motoren zu lieben, die uns so schön gemacht haben.
Derzeit schaffen die American Blue Origin und Aerojet Rocketdyne einen Ersatz für das russische RD-180-Triebwerk. Die Unternehmen konkurrieren miteinander, jedes plant seine Einheit spätestens 2019 zu zertifizieren. Ein junger Blue Origin-Prototyp BE-4 (Blue Engine-4) im März, aber Prüfstandstests im Mai schlugen fehl. Der Aerojet Rocketdyne, der die Triebwerke für die amerikanische Mondrakete und den bewährten Aerojet Rocketdyne entwickelt hat, scheint hinterherzuhinken: Erst im Mai machte er die ersten Brandtests der AR1-Vorkammer, von der ein Arbeitsmuster ist immer noch vermisst. Ob es sich lohnt, mit der bevorstehenden Ablehnung der USA vom RD-180 zu rechnen - habe ich herausgefunden.
Heute ist auf der ersten Stufe der amerikanischen schweren Rakete Atlas V ein RD-180-Zweikammer-Flüssigtreibstoff-Raketentriebwerk installiert. Der Treibstoff ist Kerosin, das Oxidationsmittel ist Sauerstoff. Der Motor wurde in den Jahren 1994-1999 auf der Grundlage des Vierkammer-RD-170 entwickelt, der an den seitlichen Boostern der sowjetischen superschweren Rakete Energia installiert ist (tatsächlich stellen sie die ersten Stufen der russisch-ukrainischen Trägerrakete dar). . Der Vertrag über die Entwicklung eines Triebwerks für die USA zwischen (heute ist die Rocketdyne-Division Teil von Aerojet Rocketdyne) und wurde im Juni 1996 unterzeichnet. Zwischen Vertragsabschluss und dem Start der ersten Rakete vergingen vier Jahre.
Brandtests des RD-180 begannen im November 1996 bei Energomash. Das erste Serientriebwerk wurde im Januar 1999 in die USA verschifft, wo es drei Monate später für die mittlere Atlas-III-Rakete zertifiziert wurde. Als im Mai 2001 zum ersten Mal ein amerikanischer Träger mit russischem Motor flog, wurden insgesamt sechs Atlas III-Starts durchgeführt, und alle waren erfolgreich. Für Atlas V wurde die RD-180-Einheit im August 2001 zertifiziert, die erste Markteinführung des neuen Trägers erfolgte ein Jahr später. Am 18. April 2017 wurde die Atlas-V-Rakete 71 Mal gestartet, davon einmal teilweise erfolgreich (das russische Triebwerk hatte damit nichts zu tun: Aus dem Tank der Centaur-Oberstufe trat flüssiger Wasserstoff aus, wodurch die Nutzlast in eine Off-Design-Umlaufbahn gebracht wurde).
Heute ist die Atlas V die wichtigste schwere amerikanische Rakete. Starts eines anderen schweren amerikanischen Trägers - Delta IV (es hat keine russischen Triebwerke) - sind zu teuer, daher habe ich mich aufgrund der Konkurrenz mit der mittelschweren Falcon 9-Rakete entschieden, sie zu minimieren. Seit 2007 steuern Boeing und Lockheed Martin, Hersteller von Atlas V, die Einführung ihrer Fahrzeuge über ein Joint Venture namens ULA (United Launch Alliance). Diese Firma hat große Probleme in den USA. Erstens, selbst billiger als die Delta IV Atlas V-Rakete konkurriert heute nicht mit der Falcon 9 bei kommerziellen, staatlichen und militärischen Starts; Zweitens sollte ULA aufgrund der Verschlechterung der russisch-amerikanischen Beziehungen im Jahr 2014 den Kauf des RD-180 bis 2019 aufgeben.
Das Unternehmen hat mehrere Möglichkeiten, sein Geschäft aufrechtzuerhalten. Die erste besteht darin, die Rakete aufzugeben und eine neue ohne russische Motoren zu bauen. Die zweite Möglichkeit besteht darin, einen neuen Motor in Atlas V anstelle des RD-180 zu installieren. Blue Origin geht den ersten, Aerojet Rocketdyne den zweiten. Die Option, nach der die Produktion des RD-180 in den USA eingesetzt werden könnte, hält der Kritik nicht stand: Sie ist so teuer und zeitaufwändig, dass es einfacher ist, eine neue Einheit zu erstellen. Zudem endet 2030 der Lizenzvertrag für den Technologietransfer für die Produktion russischer RD-180-Triebwerke in die USA – eine Ausweitung der teuren Produktion auf nur zehn Jahre macht keinen Sinn.
„Die Amerikaner dachten, sie würden mit uns zusammenarbeiten, und in vier Jahren würden sie unsere Technologien nehmen und selbst reproduzieren. Ich sagte ihnen sofort: Sie werden mehr als eine Milliarde Dollar und zehn Jahre ausgeben. Vier Jahre sind vergangen, und sie sagen: Ja, sechs Jahre braucht es. Es sind wieder Jahre vergangen, sagen sie: Wir brauchen noch acht Jahre. Siebzehn Jahre sind vergangen, und sie haben keinen einzigen Motor reproduziert. Dafür brauchen sie jetzt nur noch Milliarden Dollar für Bench-Equipment“, sagte Boris Katorgin, der Schöpfer des RD-180-Triebwerks, in diesem Zusammenhang bereits 2012.
Blue Origin und Aerojet Rocketdyne sind zu unterschiedlich, was sich in den Ansätzen zum Raketenantrieb widerspiegelt. Aerojet Rocketdyne hat viele Umstrukturierungen erfahren, die Schaffung der F-1-Einheiten in den 1950er und 1960er Jahren, die auf der ersten Stufe der superschweren Saturn-V-Rakete der Apollo-Mondmission installiert wurden. Sein AR1 ist wie der RD-180 ein Flüssigtreibstoff-Raketenmotor mit geschlossenem Kreislauf, Kerosin wird als Treibstoff verwendet, ein Oxidationsmittel ist
Sauerstoff. Dadurch ist es möglich, die russische Einheit durch eine amerikanische zu ersetzen, ohne die Trägerrakete Atlas V grundlegend zu modifizieren.
Im Mai 2017 führte Aerojet Rocketdyne die ersten Zündversuche der Vorkammer (in der der Kraftstoff teilweise verbrennt und dann in die Brennkammer gelangt) des AR1-Triebwerks durch. „Nach Erreichen dieses wichtigen Meilensteins kommen wir zu dem Schluss, dass der AR1 2019 flugbereit sein wird“, sagte Eileen Drake, CEO und Präsidentin von Aerojet Rocketdyne. "Beim Austausch von in Russland hergestellten Triebwerken in aktuellen Trägerraketen sollte der Missionserfolg die oberste nationale Priorität sein."
Drake bemerkte die Wettbewerbsmerkmale des AR1. Zunächst werden durch dreidimensionalen Druck einzelne Elemente des amerikanischen Motors erstellt. Zweitens wird eine spezielle Nickelbasislegierung verwendet, die es ermöglicht, auf "exotische Metallbeschichtungen, die derzeit bei der Herstellung von RD-180 verwendet werden", zu verzichten. Für die Entwicklung des AR1 verwendet das Unternehmen dieselbe Methodik, die zuvor bei der Entwicklung seiner anderen Einheiten (RS-68, J-2X, RL10 und RS-25) verwendet wurde. Das Unternehmen plant, 2019 einen funktionierenden Prototyp zu erstellen (und fast sofort zu zertifizieren) den AR1.
Laut ULA-Schätzungen ist Blue Origin Aerojet Rocketdyne um zwei Jahre voraus, wenn es darum geht, einen Ersatz für den RD-180 zu schaffen. Das Unternehmen begann bereits 2011 mit der Arbeit an der BE-4 im Rahmen der Arbeit an seiner eigenen schweren Rakete New Glenn; Der erste funktionsfähige Prototyp des Motors wurde im März 2017 vorgestellt. Blue Origin gibt zu, dass die RD-180 "mit maximaler Leistung arbeitet", dennoch werden die beiden Einkammer-BE-4, die auf der ersten Stufe des Vulcan-Trägers (eigentlich Atlas VI) installiert sind, insgesamt mehr Schub entwickeln als zwei AR1 und ein Rollweg -180 in der ersten Stufe von Atlas V. Im Gegensatz zu AR1 und RD-180 verwendet BE-4 Methan als Treibstoff. Blue Origin bezeichnet den BE-4 als den stärksten Methanmotor der Welt.
Die ersten Prüfstandstests des BE-4 waren erfolglos. „Gestern haben wir an einem unserer BE-4-Prüfstände eine Reihe von Testgeräten für das Kraftstoffsystem verloren“, sagt Blue Origin und stellt klar, dass der Motorentwicklungsprozess von dem Vorfall nicht beeinflusst wird. Das Kraftstoffsystem umfasst eine Vielzahl von Turbopumpen und Ventilen, die das Kraftstoff/Oxidationsmittel-Gemisch zu den Einspritzdüsen und Brennkammern des Flüssigtreibstoff-Raketentriebwerks liefern.
Das Unternehmen versprach, bald wieder zu testen. Aus der von Blue Origin veröffentlichten Nachricht, wie von Ars Technica festgestellt, ist das Ausmaß des Unfalls unklar, aber „die Tatsache, dass Blue Origin ein relativ geheimes Unternehmen ist (im Vergleich zum gleichen SpaceX – ca. "Lenta.ru") diese Informationen im Allgemeinen geteilt haben, sind sie indikativ. " Höchstwahrscheinlich ist tatsächlich nichts Schlimmes passiert: Blue Origin verfügt über mindestens zwei Prüfstände, und zuvor hatte das Unternehmen angekündigt, drei funktionsfähige BE-4-Prototypen gleichzeitig zu erstellen.
Die Kosten des BE-4-Motors sind unbekannt. Blue Origin sagt dazu nichts, aber es ist anzumerken, dass das Unternehmen einem amerikanischen Milliardär gehört, der als der fünftreichste Mann der Welt (neben Mitgliedern von Königsfamilien und Staatsoberhäuptern) gilt: seiner Das Vermögen wird auf 71,8 Milliarden Dollar geschätzt. Das wichtigste Kapital des Absolventen
Blue Origin und ULA haben eine besondere Beziehung. 2015 wollte Aerojet Rocketdyne ULA für zwei Milliarden Dollar kaufen, in diesem Fall würde der RD-180 höchstwahrscheinlich durch einen AR1 ersetzt. Die Situation wurde von Blue Origin geändert, das mit ULA eine Vereinbarung über die Zusammenarbeit bei der Produktion von BE-4 unterzeichnete und tatsächlich die Initiative des bewährten Aerojet Rocketdyne übernahm. Heute ist die BE-4 der wahrscheinlichste Kandidat für die vulkanische Rakete, und die AR1 wird als Fallback betrachtet. Auf jeden Fall wird der AR1 Verwendung finden, er kann beispielsweise auf der ersten Stufe einer schweren Rakete installiert werden, die von Orbital ATK entwickelt wird.
Es wird erwartet, dass Vulcan in den 2020er Jahren bis zu zehn Starts pro Jahr durchführen kann. Die Trägerrakete soll modular aufgebaut sein und 12 mittelschwere und schwere Raketen mit unterschiedlichen Fähigkeiten umfassen, um die Nutzlast in die Umlaufbahn zu bringen. Die Triebwerke der ersten Stufe (BE-4 oder AR1) können nach der Landung mit Schutzschilden (um eine Überhitzung durch Reibung beim Fallen in die Atmosphäre zu verhindern) und Fallschirmen wiederverwendet werden. ULA beabsichtigt, die Standorte Cape Canaveral in Florida oder die Vandenberg Air Force Base in Kalifornien als Raumhäfen für Vulcan zu nutzen. Der erste Start der Vulcan-Rakete, die die Atlas V durch die russische RD-180 ersetzen wird, ist für Ende 2019 geplant.