BE-4

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Blue Engine-4
tara de origine Statele Unite ale Americii
Constructor principal Originea albastră
Predecesor BE-3
stare in dezvoltare
Motor propulsor lichid
Propulsor oxigen lichid / metan lichid
Ciclu arderea în etape bogată în oxigen
Performanţă
Împingere 2200 kN
Presiunea camerei 13,4 MPa
Folosit in
Vulcan
New Glenn

Blue Engine 4 [1] , sau BE-4 , este un motor rachetă cu ardere precombustor bogat în oxigen în curs de dezvoltare de către Blue Origin cu finanțare privată [2] , fără asistență guvernamentală [3] . Motorul a fost proiectat pentru a produce o tracțiune de 2,4 MN la nivelul mării. Există versiuni atât pentru prima, cât și pentru a doua etapă. Primul zbor nu este așteptat înainte de 2019.

Deși inițial conceput pentru a fi utilizat exclusiv pe vehiculele de lansare Blue Origin, motorul va fi folosit și în lansatorul Vulcan al United Launch Alliance , succesorul Atlas V , pentru care este cel mai bun motor candidat pentru a înlocui singurul RD. -180 construit în Rusia și utilizat în prezent de ULA. [2]

Istorie

Blue Origin a început proiectul BE-4 în 2011. Noul motor a marcat o schimbare pentru Blue Origin, deoarece a fost primul lor motor care a funcționat cu oxigen lichid și metan lichid ca oxidant și propulsor. Blue Origin nu a dezvăluit noul motor publicului decât în ​​septembrie 2014 [4] . De fapt, la această dată, într-o alegere definită ca „uimitoare” de Space News [5] , marele producător american de vehicule de lansare și furnizorul de servicii de lansare ULA au ales BE-4 pentru a alimenta prima etapă a noului său vehicul de lansare. Vulcan lansa. [5]

În aprilie 2015, activitatea de dezvoltare a motorului a fost împărțită în două programe paralele. Un program testează versiunile la scară 1: 1 ale sistemului de combustibil al BE-4 constând dintr-un set de supape și turbopompe care transportă combustibilul în injectoare și camera de combustie. Al doilea testează versiunile la scară mai mică ale injectoarelor motorului [6] . La începutul anului 2015, compania și-a anunțat intenția de a începe testarea completă a motorului în 2016, pentru a finaliza dezvoltarea până în 2017 [6] .

Începând din septembrie 2015, compania a finalizat peste 100 de teste de dezvoltare pe diferite elemente ale motorului, inclusiv camera de pre-combustie și o cameră de ardere principală răcită prin regenerare folosind injectoare la scară largă. Testele au servit la confirmarea simulărilor teoretice privind „performanța injectorului, transferul de căldură și stabilitatea la combustie”, iar datele colectate vor fi folosite pentru a rafina designul BE-4. [7] În 2015, în timpul unui test al sistemului de alimentare, a avut loc o explozie pe banca de testare. Blue Origin a construit apoi două bănci redundante mai mari pentru a urma testele reale de tracțiune, adică 2,2 MN. [8]

În ianuarie 2016, Blue Origin a anunțat începutul testării pe bancă a motorului BE-4 complet până la sfârșitul anului 2016 [9] . În timpul unui tur al fabricii din martie 2016, reporterul Eric Berger a menționat cât din „fabrica Blue Origin a fost utilizată în dezvoltarea Blue Engine-4”. [2] La 6 martie 2017, Jeff Bezos, într-un tweet, a anunțat că primul BE-4 la scară completă a fost asamblat în întregime și că un al doilea și un al treilea motor erau aproape de finalizare. [10]

Aplicații

Începând din 2017, BE-4 a fost luat în considerare pentru utilizarea pe două lansatoare în curs de dezvoltare. Anterior, o versiune modificată a BE-4 a fost propusă pentru un avion spațial experimental militar (DARPA XS-1), dar nu a fost urmărită.

Succesorul Atlasului V

Un Atlas V lansează Mars Reconnaissance Orbiter către Marte

În 2014, Blue Origin a semnat un acord cu United Launch Alliance pentru a dezvolta în cooperare motorul pentru utilizarea pe vehiculul de lansare Vulcan, succesor al Atlas V, înlocuind RD-180 rus. [11] Vulcanul va folosi două 2.4 MN BE-4 pentru prima etapă. Programul de dezvoltare a motorului a început în 2011. [12] [13] [14]

Anunțul parteneriatului cu ULA a venit după luni de incertitudine cu privire la viitorul RD-180 rus care a fost folosit pe Atlas V de mai bine de un deceniu. Preocupări geopolitice cu privire la fiabilitatea și continuitatea lanțului de aprovizionare cu motoare din Rusia. [15] ULA prezice că primul zbor al noului vehicul nu va avea loc înainte de 2019. [11] [14]

De la începutul anului 2015, BE-4 a concurat cu AR-1 în programul de înlocuire al RD-180. Spre deosebire de motorul BE-4 cu metan, AR-1 este alimentat (la fel ca RD-180) de oxigen lichid și RP-1 [16] . În februarie 2016, Forțele Aeriene ale SUA au finanțat un program (cu un contract de 202 milioane de dolari) pentru a sprijini desfășurarea motorului BE-4 pe vehiculul de lansare Vulcan. [17] [18]

Inițial, doar 40,8 milioane de dolari au fost plătiți de către guvern, cu 40,8 milioane de dolari suplimentari care vor fi cheltuiți de o filială a ULA în dezvoltarea motorului. [19] Până la 536 milioane dolari au fost plătiți direct către Aerojet Rocketdyne pentru a continua dezvoltarea motorului AR-1 ca motor alternativ pentru Vulcan. [17]

Bezos a remarcat însă că vehiculul de lansare Vulcan se atrage în jurul motorului BE-4; tranziția ULA la AR-1 ar fi necesitat costuri semnificative și întârzieri din partea ULA. [20] Acest punct a fost remarcat și de directorii ULA, care au precizat că BE-4 este cu 40% mai puțin costisitor decât AR-1 și că Bezos este capabil să „ia decizii de investiții în fracțiuni de secundă. a BE-4, așa cum sa demonstrat deja prin determinarea sa. AR-1, pe de altă parte, depinde în principal de guvernul SUA, așa că Aerojet Rocketdyne are numeroase numere de telefon pentru a solicita asistență. " [21]

DARPA XS-1

Boeing a câștigat un contract în 2014 pentru proiectarea și construirea navei spațiale reutilizabile DARPA XS-1 . Compania, în parteneriat cu Blue Origin, a considerat o versiune modificată a BE-4 pentru vehicul în 2015, dar în 2017 a fost ales în schimb un motor construit de Aerojet derivat din motorul principal al navei spațiale . [22]

New Glenn

Motorul va fi, de asemenea, utilizat în vehiculul de lansare orbital New Glenn de la Blue Origin, un vehicul de lansare în două trepte cu diametrul de 7 metri, plus un al treilea stadiu opțional și o primă etapă reutilizabilă. Primul zbor de test orbital este așteptat nu mai devreme de 2020. [23]

Prima etapă va fi alimentată de șapte motoare BE-4 și va fi refolosibilă, aterizând vertical. A doua etapă a New Glenn va avea același diametru și va folosi un BE-4 cu o duză de evacuare optimizată pentru vid. A doua etapă nu va fi reutilizabilă. [23]

Disponibilitate și utilizare

Blue Origin a indicat că intenționează să facă motorul disponibil comercial, după finalizarea dezvoltării, pentru alte companii decât ULA și să-l folosească în sistemul său de lansare orbitală. [15] În martie 2016, Orbital ATK a avut în vedere integrarea motoarelor Blue Origin în produsele sale. [2] Una dintre cele mai inovatoare caracteristici ale BE-4 este utilizarea gazului natural lichid, mai degrabă decât a altor propulsori pentru rachete, cum ar fi kerosenul; această abordare are ca rezultat o presurizare spontană. Acesta este un beneficiu, deoarece elimină necesitatea sistemelor de presurizare complexe și costisitoare care utilizează heliu. În plus, metanul lichid nu lasă depozite de carbon, spre deosebire de kerosen.

Deși toate componentele timpurii ale BE-4 și toate motoarele pentru a sprijini programul de testare au fost construite la sediul Blue Origin din Kent, Washington, locația pentru producția BE-4 nu a fost încă stabilită (2016). Programele de testare și asistență BE-4 vor fi urmate la instalația de lansare orbitală a companiei din Florida, unde Blue Origin investește peste 200 de milioane de dolari în echipamente și îmbunătățiri. [3]

Specificatii tehnice

BE-4 este proiectat pentru o durată lungă de viață și o mare reutilizare, vizând parțial să facă motorul o „versiune intermediară a unei arhitecturi de înaltă performanță”.

  • Impuls: 2.400 kN (550.000 lbf) la putere maximă
  • Presiunea camerei de ardere: 13.400 kPa (1 950 psi), substanțial mai mică decât 26.000 kPa (3 700 psi) din RD-180 pe care ULA vrea să o înlocuiască
  • Proiectat pentru a fi refolosit
  • Design de viață: 25 de lansări și aterizări pe motor
  • Repornibil în timpul zborului, prin presiune la capul turbinei

Notă

  1. ^ Bezos vs. Musk: Blue Origin și ULA cresc viteza în Rocket Battle - NBC News , în NBC News . Adus la 17 decembrie 2016 .
  2. ^ a b c d În spatele cortinei: Ars intră în fabrica secretă de rachete a Blue Origin , în Ars Technica . Adus la 17 decembrie 2016 .
  3. ^ a b Originea albastră a lui Jeff Bezos ar putea schimba fața călătoriilor spațiale , în Florida Today . Adus la 17 decembrie 2016 .
  4. ^ (EN) AWU va investi în motorul Blue Origin ca înlocuire RD-180 - SpaceNews.com în SpaceNews.com, 17 septembrie 2014. Accesat la 17 decembrie 2016 (depus de „Adresa URL originală 18 septembrie 2014).
  5. ^ a b ( EN ) Tory Bruno explică logica din spatele alegerilor de design Vulcan , în SpaceNews.com , 24 aprilie 2015. Accesat la 17 decembrie 2016 .
  6. ^ A b (EN) Blue Origin completează motorul BE-BE-3 pe măsură ce 4 lucrările continuă în SpaceNews.com, 7 aprilie 2015. Accesat la 17 decembrie 2016.
  7. ^ Originea albastră | Blue Origin finalizează peste 100 de teste cu ardere în etape în dezvoltarea motorului BE-4 , în Blue Origin , 30 septembrie 2015. Accesat la 17 decembrie 2016 (arhivat din original la 21 septembrie 2017) .
  8. ^ (RO) AWU intenționează să-și reducă costurile și să-și crească calitatea, pentru a concura cu SpaceX - SpaceNews.com în SpaceNews.com, 16 martie 2016. Accesat la 17 decembrie 2016.
  9. ^ (RO) Lansare. Teren. Repetă: Blue Origin postează un videoclip al zborului de vineri al lui New Shepard - SpaceNews.com , în SpaceNews.com , 23 ianuarie 2016. Adus la 17 decembrie 2016 .
  10. ^ Jeff Bezos prezintă noul motor rachetă Blue Origin, complet asamblat pentru prima dată , la The Verge , 6 martie 2017. Adus la 17 aprilie 2017 .
  11. ^ a b ( EN ) Tory Bruno explică logica în spatele alegerilor de design Vulcan , în SpaceNews.com , 24 aprilie 2015. Adus la 18 decembrie 2016 .
  12. ^ Jeff Bezos: „Ceea ce vrem să se întâmple sunt milioane de oameni care trăiesc și lucrează în spațiu”. , în Washington Post . Adus la 18 decembrie 2016 .
  13. ^ Spaceflight Now | Știri de ultimă oră | ULA atinge Blue Origin pentru un nou motor rachetă puternic , la www.spaceflightnow.com . Adus la 18 decembrie 2016 .
  14. ^ a b ( EN ) ULA va investi în motorul Blue Origin ca înlocuire RD-180 - SpaceNews.com , în SpaceNews.com , 17 septembrie 2014. Accesat la 18 decembrie 2016 (arhivat din original la 18 septembrie 2014) .
  15. ^ a b The Space Review: echipaj comercial și motoare comerciale , la www.thespacereview.com . Adus la 18 decembrie 2016 .
  16. ^ (EN) Timpul interzicerii motorului de rachetă rus pune ULA, USAF Bind , în SpaceNews.com, 27 februarie 2015. Accesat la 18 decembrie 2016.
  17. ^ A b (EN) Aerojet Rocketdyne, ULA câștigă contracte de propulsie a Forțelor Aeriene - SpaceNews.com în SpaceNews.com, 29 februarie 2016. Accesat la 18 decembrie 2016.
  18. ^ Contracte pentru 29 februarie 2016 , în DEPARTAMENTUL DE APĂRARE al SUA . Adus la 18 decembrie 2016 .
  19. ^ "Contracte: Comunicat de presă nr. CR-037-16". DEPARTAMENTUL DE APĂRARE SUA. 29.02.2016. Arhivat din original la 01.03.2016. Adus 01.03.2016. United Launch Services LLC, o filială deținută majoritar de United Launch Alliance, Centennial, Colorado, a primit un alt acord de tranzacție de 46.629.267 dolari pentru dezvoltarea prototipurilor sistemului de propulsie a rachetelor Vulcan BE-4 și Advanced Cryogenic Evolved Stage (ACES) pentru Programul Evolved Expendable Launch Vehicle. ... Acest alt acord de tranzacționare necesită investiții de costuri partajate cu United Launch Services pentru dezvoltarea prototipurilor sistemului de propulsie rachetă Vulcan BE-4, care este un motor de rapel, și .... Premiul Vulcan BE-4 este pentru 45.820.515 USD, sau 98,3 la sută din suma totală acordată. ... destinat utilizării pe vehiculul de lansare Vulcan al United Launch Alliance. ... Se așteaptă ca lucrarea să fie finalizată cel târziu la 31 decembrie 2019. Fondurile de cercetare, dezvoltare, testare și evaluare din 2015 ale Forțelor Aeriene în valoare de 26.344.603 dolari sunt obligate în momentul atribuirii. United Launch Services contribuie cu 40.828.213 USD în momentul acordării. Investiția potențială totală a guvernului, inclusiv toate opțiunile, este de 201 655 584 USD. Investiția potențială totală de către United Launch Services, inclusiv toate opțiunile, este de 134196.971 USD. , pe defense.gov .
  20. ^ Originea albastră a lui Jeff Bezos ar putea schimba fața călătoriilor spațiale , în Florida Today . Adus la 18 decembrie 2016 .
  21. ^ (RO) Vicepreședintele AWU demisionează În urma remarcilor asupra poziției competitive, strategiei companiei - SpaceNews.com în SpaceNews.com, 17 martie 2016. Accesat la 18 decembrie 2016.
  22. ^ DARPA selectează motorul rachetă pentru planul experimental experimental XS-1 , la www.spaceflightinsider.com , 27 mai 2017.
  23. ^ a b Blue Origin introduce New Glenn orbital LV | NASASpaceFlight.com , la www.nasaspaceflight.com. Adus pe 19 decembrie 2016 .

Alte proiecte


Astronautică Portalul astronauticii : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de astronautică