| BE-4 | |
|---|---|
| | |
| Type | flydende drivmiddel raketmotor |
| Brændstof | flydende naturgas [2] |
| Oxidationsmiddel | flydende oxygen [2] |
| Land | USA |
| Brug | |
| Baseret på | BE-3 [3] [2] |
| Produktion | |
| Konstruktør | Blue Origin , USA |
| Vægt- og størrelsesegenskaber |
|
| Driftsegenskaber | |
| fremstød | 2447 kN [2] (249,52 tf ) |
| Tryk i forbrændingskammeret | 13.400 kPa (132 atm) |
| Mediefiler på Wikimedia Commons | |
BE-4 ( Blue Engine 4 [4] ) er en lukket cyklus raketmotor med flydende drivmiddel drevet af metan + flydende oxygen , udviklet af det amerikanske firma Blue Origin .
Målet med projektet er at opnå en fremdrift på 2400 kN i havoverfladen [5] . Det er planlagt at frigive to versioner af motoren - til den første og anden fase af løfteraketten. Den første raketflyvning med denne motor forventes tidligst i 2021.
BE-4 udvikles med private investeringer [6] , "uden nogen form for statsstøtte" [7] . Mens motoren oprindeligt var beregnet til udelukkende at blive brugt på Blue Origins privatejede løfteraket, er den nu også planlagt til at drive United Launch Alliance (ULA) Vulcan løfteraket , efterfølgeren til Atlas-5 (dvs. det er en førsteklasses løfteraket). kandidat til at erstatte den russiske RD-180- motor, der i øjeblikket anvendes af ULA) [6] .
En af de mest innovative funktioner ved BE-4 er brugen af flydende naturgas (metan) i stedet for petroleum som brændstof. Dette er virksomhedens første motor (og en af de få i verden), der drives af flydende ilt og flydende metan.
Denne nye tilgang tillader brugen af autogen tryksætning, det vil sige brugen af gasformigt brændstof til at skabe opdriftstryk i tanke med dette brændstof. Dette er fordelagtigt, fordi det eliminerer behovet for dyre og komplekse tryksætningssystemer, der kræver lagring under tryk af en gas, såsom helium. Desuden efterlader flydende naturgas, i modsætning til petroleum, ingen forbrændingsbiprodukter i form af sod .
BE-4 er designet til lang levetid og høj pålidelighed, blandt andet på grund af det faktum, at motoren er en "mellemklasseversion af den højtydende arkitektur" [6] .
Blue Origin begyndte arbejdet på BE-4 i 2011 . Udviklingen blev først annonceret for offentligheden i september 2014 [ 8 ] i Space News [ 9 ] , hvor det blev rapporteret, at den store amerikanske raketproducent United Launch Alliance havde valgt BE-4 som hovedmotoren til sin nye løfteraket [9 ] .
I begyndelsen af 2015 annoncerede virksomheden også sin hensigt om at starte fuldskalatest af motoren i slutningen af 2016 og færdiggøre udviklingen i 2017 [10] . Fra april 2015 omfattede motorudvikling to parallelle programmer. Den første involverede udviklingen af fuldskalaversioner af BE-4-motorpakken, et sæt ventiler og turbopumper, der sikrer korrekt blanding af brændstof og oxidationsmiddel til injektorerne og forbrændingskammeret. Den anden var at udvikle mindre versioner af sprøjtehovederne.
I september 2015 havde virksomheden gennemført mere end 100 test af BE-4-komponenter, inklusive en boosterpumpe og en "genvindingsmæssigt afkølet forbrændingskammer ved hjælp af flere fuldskala sprøjtehoveder." Tests blev udført for at teste teoretiske modeller for "sprøjtehovedets ydeevne, varmeoverførsel og forbrændingsstabilitet", og de indsamlede data blev brugt til at forfine motordesignet [11] . I 2015, under en af testene, skete der en eksplosion på testbænken, hvorefter virksomheden byggede to større standere for at teste motoren med et samlet tryk på 2200 kN [12] .
Selvom alle dele af BE-4 og de første testmotorer blev fremstillet i Blue Origins hovedkvarter i Kent , Washington, var et produktionssted for BE-4 endnu ikke blevet fastlagt i 2016. Test og support for de genanvendelige BE-4'er vil finde sted på virksomhedens lanceringssted i Exploration Park i Florida , hvor Blue Origin investerer mere end $200 millioner i infrastruktur [7] .
I januar 2016 annoncerede Blue Origin, at det har til hensigt at påbegynde jordtest af BE-4-motorer inden udgangen af dette år [13] . Efter et besøg i marts 2016 bemærkede journalist Eric Berger, at meget af Blue Origin-fabrikken var blevet overdraget til Blue Engine-4-udvikling [6] .
Den første motor blev færdigmonteret i marts 2017 [ 14] . Også i marts meddelte United Launch Alliance, at den økonomiske risiko ved valg af option var blevet elimineret, men den tekniske risiko for projektet forblev, indtil en række motorbrandtest blev afsluttet i 2017 [15] . Den 13. maj 2017 mistede Blue Origin én motor i en ulykke under test [16] .
Den første BE-4 testmotor blev leveret til ULA den 1. juli 2020, med den anden planlagt til levering ved udgangen af måneden [17] .
I 2016 blev BE-4 overvejet til brug på to løfteraketter under udvikling, mens en modificeret version af BE-4 var planlagt til at blive brugt i det amerikanske eksperimentelle militære rumraketfly.
Blue Origin har tilkendegivet, at det har til hensigt at gøre motoren kommercielt tilgængelig for tredjeparter, når udviklingen er færdig, og planlægger også at bruge motoren i Blue Origins nye orbitale raket [18] . I marts 2016 blev det kendt, at Orbital ATK undersøgte brugen af BE-4 på sine løfteraketter [6] .
I slutningen af 2014 underskrev Blue Origin en aftale med United Launch Alliance (ULA) om i fællesskab at udvikle BE-4-motoren og bruge den på Vulcan-raketten ( Vulcan ), som er planlagt som en efterfølger til Atlas-5 løfteraketten , og derved opgivet fra den russisk-fremstillede RD-180- motor [9] . Vulkanen vil blive udstyret med to BE-4 førstetrinsmotorer med en trykkraft på hver 2400 kN. Programmet startede i 2011 [3] [19] [8] .
Annonceringen af partnerskabet med ULA kommer efter måneders usikkerhed om fremtiden for den russiske RD-180-motor, som har været brugt i ULAs Atlas-5-raket i mere end et årti. Geopolitiske vanskeligheder opstod , hvilket forårsagede alvorlig bekymring over pålideligheden af russiske motorforsyninger [18] . ULA mente, at den første opsendelse af den nye raket ville finde sted tidligst i 2019 [8] [9] .
Indtil begyndelsen af 2015 konkurrerede BE-4 med Aerojet Rocketdynes AR1 [ motor som en erstatning for RD-180 motoren . I modsætning til AR1- og RD-180-motorerne, som kører på petroleum, er brændstoffet til BE-4'eren metan [20] .
I februar 2016 indgik det amerikanske luftvåben en kontrakt om delvis finansiering af udviklingen af ULA på 202 millioner dollars til støtte for brugen af BE-4-motoren på Vulcan løfteraket [21] [22] . I første omgang vil $40,8 millioner blive betalt, og yderligere $40,8 millioner vil blive investeret i et datterselskab af ULA for at udvikle BE-4 til Vulcan-missilet [23] .
Op til $536 millioner vil også blive investeret i Aerojet Rocketdyne for at udvikle AR-1-motoren som et alternativ til Vulcan-raketten [21] . Bezos bemærker dog, at Vulcan løfteraketten er ved at blive udviklet til BE-4-motoren, og at erstatte den med AR1 vil forårsage betydelige forsinkelser og koste ULA [7] . En lignende udtalelse blev også fremsat af ULA-ledere, som præciserede, at BE-4 sandsynligvis vil koste 40 % mindre end AR1, og også at "Bezos har evnen til at træffe hurtige beslutninger om BE-4 på egen hånd, mens AR1, tværtimod, den er meget afhængig af støtte fra den amerikanske regering, og Aerojet Rocketdyne har de rigtige forbindelser til at opnå denne støtte” [24] .
I 2014 modtog Boeing en ordre fra DARPA om at udvikle og bygge det XS-1 rumfartøj og planlagde i samarbejde med Blue Origin at bruge en modifikation af BE-4-motoren på skibet. XS-1 var nødt til at accelerere til hypersoniske hastigheder ved kanten af Jordens atmosfære for at sikre, at nyttelasten blev placeret i kredsløb. [25] [26]
Motoren er planlagt til at blive brugt på en to-trins raket til orbitale flyvninger New Glenn ( New Glenn , 7 m i diameter med en ekstra tredje og genanvendelig første etape. Den første flyvning var planlagt til tidligst i 2020 [27] .
Den første fase (genanvendelig, lodret landing) vil have syv BE-4-motorer. Et andet trin med samme diameter vil bruge en enkelt BE-4-motor, der er optimeret til vakuumdrift. Den anden fase vil være til engangsbrug [27] .