BE-4

редактировать
Большой ступенчатый ракетный двигатель внутреннего сгорания, разрабатываемый Blue Origin
Blue Engine 4
Ракетный двигатель Blue Origin BE-4, sn 103, апрель 2018 г. - вид сбоку на входе LCH4.jpg BE-4 в транспортной люльке
Страна происхожденияСША
ПроизводительBlue Происхождение
ПредшественникBE-3
Жидкостный двигатель
ТопливоЖидкий кислород / Сжиженный природный газ
В разработке
Характеристики
Тяга (SL)2,4 MN (550,000 фунт-сила )
Давление в камере13,4 МПа (1950 фунтов на кв. Дюйм)
Диапазон подвеса ± 5 °
Используется в
Vulcan Centaur. New Glenn

Blue Engine 4 или BE-4 обогащенный кислородом сжиженный природный газ ступенчатого сгорания ракетный двигатель, разрабатываемый Blue Origin. BE-4 разрабатывается при частном и государственном финансировании. Двигатель был разработан для создания тяги 2,4 меганьютон (550,000 фунт-сила ) на уровне моря.

Первоначально планировалось, что двигатель будет использоваться исключительно на Запатентованная ракета-носитель Blue Origin New Glenn, первая орбитальная ракета компании. Однако в 2014 году было объявлено, что двигатель будет также использоваться на ракете-носителе United Launch Alliance (ULA) Vulcan Centaur, преемнике Atlas V <104.>ракета-носитель. Окончательный выбор двигателя ULA состоялся в сентябре 2018 года.

Хотя ранее запуск в полеты планировалось провести уже в 2019 году, первые летные испытания нового двигателя теперь ожидаются не ранее 2021 года на любом из Vulcan или New Glenn.

Содержание

  • 1 История
  • 2 Применения
    • 2.1 Преемник Atlas V - Vulcan
    • 2.2 Новая ракета-носитель Glenn
    • 2.3 Двигатель XS-1
  • 3 Наличие и используйте
  • 4 Технические характеристики
  • 5 См. также
  • 6 Ссылки
  • 7 Внешние ссылки

История

Blue Origin начал работу над BE-4 в 2011 году, хотя публичных анонс был сделан до сентября 2014 года. Это их первый двигатель, работающий на жидком кислороде и жидком метане топлива. В сентябре 2014 года - в выборе, который SpaceNews назвал «потрясающим», - производитель крупных ракет-носителей и поставщик услуг по запуску United Launch Alliance выбрал BE-4 в качестве основного двигателя для новая основная ракета-носитель.

По состоянию на апрель 2015 года разработки двигателя велись по двум параллельным программам. Одна из программ - это испытания полномасштабных версий силовой установки BE-4, которые представляют собой набор клапанов и турбонасосов, которые обеспечивают надлежащую смесь топлива / окислителя для форсунок и камеры сгорания. Вторая программа - это тестирование подшкалы форсунок двигателя. Также в начале 2015 года компания сообщила, что планирует начать полномасштабные испытания двигателя в конце 2016 года и что они ожидают завершить разработку двигателя в 2017 году.

По состоянию на сентябрь 2015 года Blue Origin завершила более 100 тестов развития нескольких элементов в-4, в том числе preburner и «регенеративного охлаждения тяга камера с помощью многократного полномасштабных инжекторных элементов ". Испытания использовались для подтверждения предсказаний теоретической модели "производительности форсунки, теплопередачи и стабильности сгорания ", а собранные данные используются для уточнения конструкции двигателя. В 2015 году во время испытаний силового агрегата на испытательном стенде произошел взрыв. Компания Blue Origin построила два более крупных и дублирующих испытательных стенда, способных испытать полную тягу BE-4.

В январе 2016 года Blue Origin объявили о своем намерении начать испытания двигателей BE-4 в полном объеме. на наземных испытательных стендах до конца 2016 года. После экскурсии по заводу в марте 2016 года журналист Эрик Бергер отметил, что большая часть «завода Blue Origin была передана на разработку Blue Engine-4».

Изначально планировались как первая, так и вторая версия двигателя. Вторая стадия первоначального проекта New Glenn должна была иметь тот же диаметр ступени, что и первая ступень, и использовать один оптимизированный под вакуумом BE-4, BE-4U .

Первый двигатель был полностью собран в марте. 2017. Также в марте United Launch Alliance указала, что экономический риск варианта выбора двигателя Blue Origin был устранен, но технический риск проекта сохранится до тех пор, пока в конце 2017 года не будет завершена серия пусковых испытаний двигателя. аномалия произошла 13 мая 2017 года, и Blue Origin сообщили, что они потеряли комплект оборудования для силовых агрегатов.

В июне 2017 года Blue Origin объявила, что они построят новый объект в Хантсвилле, штат Алабама, чтобы изготовить большой криогенный ракетный двигатель BE-4 .

В октябре 2017 года был проведен первый испытательный пуск BE-4 с тягой 50% в течение 3 секунд. К марту 2018 года двигатель BE-4 прошел испытания при 65 % проектной тяги в течение 114 секунд с поставленной в мае целью достичь 70% проектной тяги в следующие несколько секунд. несколько месяцев. К сентябрю 2018 года было завершено несколько сотен секунд тестирования двигателя, в том числе одно испытание продолжительностью более 200 секунд.

В октябре 2018 года президент Blue Origin Боб Смит объявил, что первый запуск New Glenn состоялся перенесен в 2021 год, где будут проведены первые летные испытания БЕ-4.

К февралю 2019 года BE-4 прошел в общей сложности 1800 секунд огневых испытаний на наземных испытательных стендах, но его еще не тестировали с тягой выше 1,8 меганьютон (400 000 фунт-сила), что составляет около 73 процентов. номинальной тяги двигателя 2,4 МН (550 000 фунт-сила).

В августе 2019 года Blue Origin объявила, что BE-4 проходит испытания двигателя на полной мощности.

Ракетный двигатель Blue Origin BE-4 силовая головка и камера сгорания, апрель 2018 г. - жидкий метан, вид сбоку на входе. Это был первый двигатель БЕ-4, испытанный горячим огнем; испытание произошло 18 октября 2017 года.

В июле 2020 года первый следопыт BE-4 был доставлен United Launch Alliance.

В августе 2020 года Тори Бруно заявил, что второе испытание BE-4 будет доставлены вскоре, за ними последовали первые летные квалификации. Выступая 21 августа 2020 года в Denver Business Journal, генеральный директор ULA Тори Бруно отметил продолжающуюся проблему с турбонасосами BE-4. По словам Бруно, Blue Origin все еще занимается устранением неисправностей насосов мощностью 75 000 лошадиных сил, которые подают топливо в главную камеру сгорания BE-4, добавив, что он уверен, что проблемы скоро будут решены.

Приложения

Автор В 2017 году БЭ-4 рассматривался для использования на двух ракетах-носителях , которые тогда находились в стадии разработки. До этого модифицированный вариант BE-4 также рассматривался для экспериментального XS-1 космоплана для военного проекта США, но не был выбрано. К 2018 году он был выбран как двигатель для ракет-носителей Blue Origin New Glenn и ULA Vulcan.

Преемник Atlas V - Vulcan

В конце 2014 года Blue Origin подписала соглашение с United Launch Alliance о совместной разработке двигателя BE-4 и обязательстве использовать новый двигатель на ракете-носителе Vulcan, преемник модели Atlas V, который заменит РД-180 российского производства двигатель. Vulcan будет использовать два двигателя BE-4 мощностью 2,4 МН (550 000 фунт-сил) на каждой первой ступени. Программа разработки двигателей началась в 2011 году.

Объявление о партнерстве с ULA было сделано после нескольких месяцев неопределенности относительно будущего российского двигателя РД-180, который использовался в ULA Atlas Ракета V более десяти лет. Возникли геополитические опасения, которые вызвали серьезные опасения по поводу надежности и согласованности цепочки поставок для закупки российского двигателя. Первоначально ULA ожидало, что первый полет новой ракеты-носителя состоится не ранее 2019 года, но к 2018 году эта цель была перенесена на 2021 год.

С начала 2015 года BE-4 составлял конкуренцию ракетам AR1 двигатель для программы замены Atlas V RD-180. В то время как BE-4 является двигателем на метане, AR1, как и RD-180, работает на керосине. В феврале 2016 года ВВС США подписали контракт, предусматривающий частичное финансирование разработки в размере до 202 миллионов долларов США для ULA с целью поддержки использования двигателя Blue BE-4 на ULA Vulcan ракета-носитель.

Первоначально правительство должно было выделить только 40,8 млн долларов США, а еще 40,8 млн долларов США должны были быть потрачены дочерней компанией ULA на разработку Vulcan BE-4. Хотя первоначальная сумма контракта с ВВС США на Aerojet Rocketdyne (AJR) составляла 536 миллионов долларов США на продвижение разработки двигателя AR1 в качестве альтернативы для питания ракеты Vulcan, к июню 2018 года ВВС США пересмотрели соглашение с AJR. и уменьшил вклад ВВС - 5/6 общей стоимости - до 294 миллионов долларов США. После начала 2018 года AJR не вкладывала дополнительных частных средств в разработку двигателей.

Безос отметил в 2016 году, что ракета-носитель Vulcan разрабатывается на основе двигателя BE-4; Переход ULA на AR1 потребует значительных задержек и денег со стороны ULA. Этот момент также был высказан руководителями ULA, которые пояснили, что BE-4, вероятно, будет стоить на 40% меньше, чем AR1, а также получит выгоду от способности Безоса «принимать мгновенные инвестиционные решения от имени BE-4, и уже продемонстрировал свою решимость довести дело до конца. [в то время как] AR1, напротив, зависит в основном от поддержки правительства США, а это означает, что у Aerojet Rocketdyne есть много телефонных номеров, по которым можно набрать поддержку ».

Запуск New Glenn Транспортное средство

Двигатель будет использоваться на большой орбитальной ракете-носителе New Glenn Blue Origin, 7,0-метровой (23 фута) -диаметр двухступенчатая орбитальная ракета-носитель с дополнительной третьей ступенью и многоразовой первой ступенью. Первый полет и орбитальные испытания запланированы не ранее 2021 года, хотя компания ранее ожидала, что BE-4 может быть испытан в полете на ракете уже в 2020 году.

Первый ступень будет оснащена семью двигателями БЕ-4 и будет многоразовой с посадкой вертикально. Вторая ступень New Glenn будет иметь тот же диаметр и использовать два двигателя BE-3 с вакуумной оптимизацией Hydrolox. Вторым этапом станет одноразовый двигатель.

XS-1

Boeing получил контракт на проектирование и производство DARPA XS-1 многоразового использования космоплан в 2014 году. XS-1 должен был разгоняться до гиперзвуковой скорости на границе атмосферы Земли, чтобы его полезная нагрузка могла достичь орбиты. В 2015 году считалось, что для питания самолета должна была использоваться модифицированная производная двигателя BE-4. В 2017 году при заключении контракта был выбран двигатель RS-25 Aerojet Rocketdyne AR-22, а XS-1 был отменен в 2020 году.

Доступность и use

Blue Origin указали, что они намерены сделать двигатель коммерчески доступным после завершения разработки компаниям за пределами ULA, а также планирует использовать двигатель в собственной новой орбитальной ракете-носителе Blue Origin. По состоянию на март 2016 года Orbital ATK также проводила оценку двигателей Blue для своих ракет-носителей.

BE-4 использует жидкий метан, а не более распространенное ракетное топливо, такое как как керосин. Этот подход допускает автогенное повышение давления, которое представляет собой использование газифицированного ракетного топлива для создания давления жидкого ракетного топлива. Это выгодно, поскольку устраняет необходимость в системах повышения давления, которые требуют хранения газа, повышающего давление, такого как гелий.

Хотя все ранние компоненты BE-4 и полные двигатели для поддержки программы испытаний были построены в штаб-квартире Blue в Кенте, Вашингтон, производство BE-4 будет производиться в Хантсвилле, штат Алабама. Испытания и поддержка многоразовых BE-4 будут проводиться на орбитальном стартовом предприятии в Exploration Park во Флориде, где Blue Origin инвестирует более 200 миллионов долларов США в оборудование и усовершенствования.

Технические характеристики

BE-4 - это двигатель ступенчатого внутреннего сгорания с одной обогащенной кислородом горелкой и одной турбиной, приводящей в действие топливный и кислородный насосы. Цикл аналогичен керосиновому RD-180, который в настоящее время используется на Atlas V, хотя в нем используются только одна камера сгорания и сопло.

BE-4 рассчитан на долгий срок службы и высокую надежность, частично за счет того, что двигатель должен быть «среднеэффективной версией высокопроизводительной архитектуры». Используются гидростатические подшипники в турбонасосах , а не в более типичных шариковых и роликовых подшипниках специально для повышения надежности и срока службы.

  • Тяга (на уровне моря): 2,4 MN (550,000 lbf ) на полной мощности
  • Давление в камере: 13,4 МПа (1950 фунтов на квадратный дюйм), что существенно ниже 26 МПа (3700 фунтов на квадратный дюйм) двигателя РД-180 который ULA хочет заменить
  • Разработан для повторного использования
  • Расчетный срок службы: 100 запусков и посадок
  • Возможность перезапуска во время полета посредством запуска турбины под давлением во время выбега
  • Возможность глубокого дросселирования до 65% мощности или ниже

См. Также

  • BE-3 - водородный двигатель, в настоящее время эксплуатируемый компанией Blue Origin
  • Raptor - двигатель на метановом топливе под разработка SpaceX
  • Merlin - работа на керосине al от SpaceX
  • РД-180 - современный российский керосиновый двигатель сопоставимых размеров
  • Сравнение орбитальных ракетных двигателей

Список литературы

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-05-11 03:17:40
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте