RD-107 / RD-108 엔진

설계 배경

1952~1954년 글루시코는 R-7용으로 68톤 추력의 단일 챔버 엔진 RD-105(1단)와 RD-106(2단)을 개발했으나, 대형 연소실에서의 연소 불안정 문제를 해결하지 못했다. 이에 1954년 더 보수적인 접근으로 전환하여, 하나의 터보펌프가 4개의 소형 연소실(각 직경 43cm)에 추진제를 공급하는 클러스터 설계를 채택했다. 이는 1930년대 글루시코 자신의 다중 챔버 실험과 독일 V-2의 기술적 유산을 결합한 해법이었다.

기술적 특징

RD-107과 RD-108은 가스발생기 사이클을 사용하며, 과산화수소(H₂O₂)를 고체 촉매로 분해하여 발생시킨 증기로 터보펌프를 구동한다. 연료는 정제 케로신(RG-1 또는 T-1), 산화제는 액체산소다. 각 엔진은 4개의 고정 주연소실을 가지며, RD-107은 2기, RD-108은 4기의 버니어(조향용 소형 연소실)를 갖춘다. 케로신이 노즐 벽을 재생 냉각한 후 인젝터 플레이트로 유입되는 방식이며, 연소실 압력은 60기압, 온도는 약 3,250°C에 달한다.

혁신: 가변 혼합비 제어

RD-107/108의 중요한 혁신 중 하나는 산화제와 연료의 혼합비를 능동적으로 조절하는 시스템이다. 제조 편차로 인해 각 부스터가 서로 다른 속도로 추진제를 소모할 경우 수 톤의 미사용 추진제가 남아 기체에 심각한 불균형을 초래할 수 있었는데, 이 시스템이 4기 부스터의 동시 추진제 소진을 보장했다.

운용 이력

1957년 5월 15일 R-7 세묘르카 ICBM으로 첫 비행. 이후 스푸트니크(1957), 루나, 보스토크(1961년 유리 가가린 탑승), 보스호트, 몰니야, 소유스 등 사실상 모든 R-7 계열 발사체에 사용되었다. RD-107K(8D74K), RD-107MM(8D728), RD-117(11D511), RD-107A(14D22) 등으로 지속적인 개량이 이루어졌으며, 2001년 도입된 RD-107A/108A는 260개의 2액식 원심 인젝터를 1,000개 이상의 단일 추진제 인젝터로 교체하여 비추력을 약 5초 향상시켰다. 2024년 기준 소유스-2.1a 및 소유스-2.1b에 화학 점화 방식의 14D22KhZ/14D21KhZ가 사용 중이다. 현재까지 1,800회 이상 발사된 가장 많이 비행한 액체 로켓 엔진 계열이다.

생산

사마라의 JSC 쿠즈네초프 공장(구 제24공장)에서 생산되며, NPO 에네르고마시의 프리볼시스키 지부가 감독한다. 2019년에는 신형 연료 나프틸(naphthyl)을 사용한 RD-107A/RD-108A의 첫 시험에 성공했다.