Перейти к содержанию

BE-4

Эта статья находится на начальном уровне проработки, в одной из её версий выборочно используется текст из источника, распространяемого под свободной лицензией
Материал из энциклопедии Руниверсалис
BE-4
Тип жидкостный ракетный двигатель
Топливо сжиженный природный газ[1]
Окислитель жидкий кислород[1]
Страна США
Использование
Создан на основе BE-3[2][1]
Производство
Конструктор Blue Origin, США
Массогабаритные
характеристики
Рабочие характеристики
Тяга 2,447 МН[1] (249,52 тс)
Давление в камере сгорания 13,4 МПа (132 атм)

BE-4 (Blue Engine 4[3]) — жидкостный ракетный двигатель закрытого цикла на топливной паре метан+жидкий кислород, разрабатываемый американской компанией Blue Origin.

Целью проекта является достижение тяги 2,4 МН на уровне моря[4]. Планируется выпуск двух вариантов двигателя — для первых и для верхних ступеней ракет-носителей.

Планируется, что двигатель будет использоваться на ракете-носителе «Нью Гленн» компании Blue Origin, а также на ракете-носителе «Вулкан» компании United Launch Alliance[5].

Описание

Одной из особенностей BE-4 является использование сжиженного природного газа (жидкого метана) вместо керосина в качестве горючего. Это первый двигатель компании (и один из немногих в мире), работающий на жидком кислороде и жидком метане.

Этот новый подход позволяет использовать автогенный наддув, то есть использовать газообразное топливо для создания в баке топлива вытесняющего давления. Это устраняет необходимость в дорогостоящих и сложных системах наддува, которые требуют хранения под давлением такого газа, как гелий. Кроме того, сжиженный природный газ, в отличие от керосина, не оставляет в камере сгорания сажи.

BE-4 рассчитан на длительный срок службы, частично благодаря тому, что двигатель является «среднепроизводительной версией высокопроизводительной архитектуры»[5].

История разработки

В 2011 году Blue Origin начала работу над BE-4. В сентябре 2014 года о разработке было объявлено[6] в издании Space News[англ.][7], где сообщалось, что крупный американский производитель ракетной техники United Launch Alliance (ULA) выбрал BE-4 в качестве основного двигателя для своей новой ракеты-носителя[7].

В начале 2015 года компания заявила о намерении в конце 2016 года начать полномасштабные испытания двигателя и в 2017 году завершить разработку[8]. По состоянию на апрель 2015 года разработка двигателя включала две параллельные программы. Первая предполагала отработку полномасштабных версий силового пакета BE-4, набора турбонасосов и клапанов, которые обеспечивают надлежащее смешивание топлива и окислителя в форсунках и камере сгорания. Вторая заключалась в отработке уменьшенных версий распылительных головок.

К сентябрю 2015 года компания завершила более 100 испытаний компонентов BE-4, включая бустерный насос и камеру сгорания с рекуперативным охлаждением, использующую несколько полномасштабных распылительных головок. Были проведены испытания для проверки теоретических моделей производительности распылительной головки, теплообмена и устойчивости горения, а собранные данные использовались для уточнения конструкции двигателя[9]. В 2015 году во время одного из испытаний на стенде произошёл взрыв, после чего компания построила два более крупных стенда для проверки двигателя с полной тягой 2,2 МН[10].

Хотя все части BE-4 и первые двигатели, предназначенные для испытаний, были изготовлены в штаб-квартире Blue Origin в Кенте, штат Вашингтон, место производства BE-4 к 2016 году ещё не было определено. Испытания и поддержка многоразовых BE-4 будут проводиться на пусковой площадке компании в Эксплорейшн Парк[англ.] во Флориде, в инфраструктуру которой Blue Origin инвестирует более $200 млн[11].

В январе 2016 года компания Blue Origin объявила, что до конца года намерена начать испытание двигателей BE-4 на наземных стендах[12]. В марте 2016 года, после посещения, журналист Эрик Бергер отметил, что большая часть фабрики Blue Origin была передана для разработки «Blue Engine 4»[5].

В марте 2017 года был полностью собран первый двигатель[13]. В том же месяце ULA объявила, что экономический риск выбора варианта был сведён на нет, но технический риск по проекту остаётся до тех пор, пока в 2017 году не будет завершена серия огневых испытаний двигателя[14]. 13 мая 2017 года Blue Origin потеряла один двигатель в результате происшествия во время испытаний[15].

1 июля 2020 года ULA был поставлен первый тестовый двигатель BE-4, второй планировалось поставить до конца месяца[16].

30 июня 2023 года, через 10 секунд после начала тестового пуска в Техасе, двигатель BE-4 взорвался. В июле двигатель должны были передать ULA для пуска ракеты-носителя «Вулкан». В Blue Origin заявили, что тестирование двигателей продолжится и все обязательства перед клиентами будут выполнены до конца года[17][18][19].

Применение

В 2016 году двигатель BE-4 рассматривался для использования на двух проектируемых ракетах-носителях, модифицированную версию BE-4 планировалось использовать на американском экспериментальном военном космическом ракетоплане.

Blue Origin заявила, что после завершения разработки она намерена сделать двигатель коммерчески доступным для сторонних компаний, а также планирует использовать двигатель на своей новой орбитальной ракете[20]. В марте 2016 года стало известно, что вопрос об использовании BE-4 на своих ракетах-носителях исследует компания Orbital ATK[5].

Замена ракеты Atlas V

В конце 2014 года Blue Origin подписала соглашение с ULA о совместном развитии двигателя BE-4 и использовании его на ракете-носителе «Вулкан», которая планируется в качестве преемника ракеты-носителя «Атлас V»[7]. На первой ступени ракеты-носителя «Вулкан» будет установлено два двигателя BE-4 с тягой 2,4 МН каждый[2][21][6].

Сообщение о партнёрстве с ULA появилось после нескольких месяцев после нескольких месяцев беспокойства по поводу доступности двигателя РД-180, который использовался на ракете-носителе «Атлас V» дольше десятилетия[20][22]. ULA ожидала, что первый пуск новой ракеты состоится в 2019 году[6][7].

В феврале 2016 года ВВС США заключили контракт, предусматривающий финансирование в объёме 202 млн долл. развития ULA для поддержки использования двигателя BE-4 на ракете-носителе «Вулкан»[23][24]. Первоначально будет выплачено 40,8 млн долл., ещё 40,8 млн долл. будет вложено в дочернюю компанию ULA для разработки BE-4 для ракеты «Вулкан»[25].

Двигатель для XS-1

В 2014 году Boeing получил заказ от управления DARPA на разработку и постройку многоразового космического корабля XS-1[англ.] и планировал, в сотрудничестве с Blue Origin, использовать на корабле модификацию двигателя BE-4. XS-1 должен был разгоняться до гиперзвуковых скоростей на границе земной атмосферы для обеспечения вывода полезного груза на орбиту[26][27].

Орбитальная ракета New Glenn

Двигатель BE-4 планируется использовать на двухступенчатой ракете-носителе «Нью Гленн», которая будет иметь вариант с дополнительной третьей и многоразовой первой ступенями. Первый пуск должен был состояться до конца 2020 года[28].

На первой ступени будет устанавливаться семь двигателей BE-4. Вторая ступень будет использовать один двигатель BE-4, оптимизированный для работы в вакууме[28].

Технические характеристики

  • Тяга (на уровне моря): 2,4 МН при полной мощности, что равно 244,7 тс[6];
  • Давление в камере: 13,4 МПа.[5];
  • Возможность повторного использования[5];
  • Расчётное число пусков: 25[5];
  • Повторный запуск в течение одного полёта[10].

См. также

Ссылки

Примечания

  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 The Annual Compendium of Commercial Space Transportation: 2018 (англ.) (недоступная ссылка). Federal Aviation Administration. Дата обращения: 7 августа 2018. Архивировано 8 августа 2018 года.
  2. ↑ 2,0 2,1 Joel Achenbach. Jeff Bezos’s Blue Origin to supply engines for national security space launches (англ.). Washington Post (17 сентября 2014). Дата обращения: 27 сентября 2014. Архивировано 25 сентября 2014 года.
  3. ↑ Alan Boyle. Bezos vs. Musk: Blue Origin and ULA Turn Up the Heat in Rocket Battle (англ.). NBC News (17 сентября 2014). Дата обращения: 26 июня 2017. Архивировано 11 июня 2015 года.
  4. ↑ Spring Meetings 2017 - GNF "A step by step approach to low-cost access to space" (англ.). YouTube (7 апреля 2017). Дата обращения: 27 мая 2017. Архивировано 23 апреля 2017 года.
  5. ↑ 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5,6 Eric Berger. Behind the curtain: Ars goes inside Blue Origin’s secretive rocket factory (англ.). Ars Technica (9 марта 2016). Дата обращения: 9 марта 2016. Архивировано 9 марта 2016 года.
  6. ↑ 6,0 6,1 6,2 6,3 Warren Ferster. ULA To Invest in Blue Origin Engine as RD-180 Replacement (англ.) (недоступная ссылка). Space News (17 сентября 2014). Дата обращения: 19 сентября 2014. Архивировано 18 сентября 2014 года.
  7. ↑ 7,0 7,1 7,2 7,3 Mike Gruss. Evolution of a Plan : ULA Execs Spell Out Logic Behind Vulcan Design Choices (англ.). Space News (24 апреля 2015). Дата обращения: 25 апреля 2015.
  8. ↑ Jeff Foust. Blue Origin Completes BE-3 Engine as BE-4 Work Continues. Space News (7 апреля 2015). Дата обращения: 8 апреля 2015.
  9. ↑ Blue Origin Completes More Than 100 Staged-Combustion Tests in Development of BE-4 Engine (англ.) (недоступная ссылка). Blue Origin (20 сентября 2015). Дата обращения: 12 января 2016. Архивировано 21 сентября 2017 года.
  10. ↑ 10,0 10,1 Peter B. de Selding. ULA intends to lower its costs, and raise its cool, to compete with SpaceX (англ.). Space News[англ.] (16 марта 2016). — «[Blue Origin] did blow up one of their engines on the test stand ... restart the engine ... head pressure start of the turbine ... [Blue] blew up a powerpack under test ... [Bezos] opened up his checkbook, ... need to rebuild test stand, move up to 500 k powerpack for the Vulcan BE-4 engine; not one but two test stands ... agility to ... write with own checkbook is just refreshing». Дата обращения: 19 марта 2016. Архивировано 17 марта 2016 года.
  11. ↑ Wayne T. Price. Jeff Bezos' Blue Origin could change the face of space travel (англ.). Florida Today (12 марта 2016). Дата обращения: 13 марта 2016. Архивировано 6 января 2018 года.
  12. ↑ Brian Berger. Launch. Land. Repeat: Blue Origin posts video of New Shepard’s Friday flight (англ.). SpaceNews (23 января 2016). — «Also this year, we’ll start full-engine testing of the BE-4». Дата обращения: 24 января 2016.
  13. ↑ 1st BE-4 engine fully assembled. 2nd and 3rd following close behind (англ.) (6 марта 2017). Дата обращения: 6 марта 2017. Архивировано 7 марта 2017 года.
  14. ↑ Jeff Foust. http://spacenews.com/bruno-vulcan-engine-downselect-is-blues-to-lose/ (англ.). Space News[англ.] (5 апреля 2017).
  15. ↑ Jeff Foust. http://spacenews.com/blue-origin-suffers-be-4-testing-mishap/ (англ.). Space News[англ.] (15 марта 2017).
  16. ↑ Sandra Erwin. Blue Origin delivers the first BE-4 engine to United Launch Alliance (англ.). Space News (1 июля 2020). Дата обращения: 1 июля 2020. Архивировано 4 июля 2020 года.
  17. ↑ CNBC: ракетный двигатель Blue Origin взорвался через 10 секунд в ходе испытаний в июне. ТАСС (12 июля 2023). Архивировано 14 июля 2023 года.
  18. ↑ Chris Price. Blue Origin rocket engine explodes during testing in blow to Jeff Bezos. The Telegraph (12 июля 2023). Архивировано 14 июля 2023 года.
  19. ↑ Mike Wall. Blue Origin's BE-4 rocket engine exploded during June 30 test: report. Space.com (12 июля 2023). Архивировано 14 июля 2023 года.
  20. ↑ 20,0 20,1 Jeff Foust. Commercial crew and commercial engines (англ.) (недоступная ссылка). The Space Review (22 сентября 2014). Дата обращения: 1 октября 2014. Архивировано 26 марта 2021 года.
  21. ↑ ULA taps Blue Origin for powerful new rocket engine (англ.). Spaceflightnow.com (17 сентября 2014). Дата обращения: 8 апреля 2015. Архивировано 29 октября 2016 года.
  22. ↑ Mike Gruss. Timing of Russian Engine Ban Puts ULA, Air Force, in a Bind (англ.). Space News (25 февраля 2015). Дата обращения: 8 апреля 2015. Архивировано 28 февраля 2015 года.
  23. ↑ Mike Gruss. Aerojet Rocketdyne, ULA win Air Force propulsion contracts (англ.). SpaceNews[англ.] (29 февраля 2016). Дата обращения: 1 марта 2016. Архивировано 18 декабря 2016 года.
  24. ↑ Release No: CR-037-16 (29 февраля 2016). Дата обращения: 26 июня 2017. Архивировано 1 марта 2016 года.
  25. ↑ Contracts: Press Operations Release No: CR-037-16. U.S. Department of Defense (29 февраля 2016). — «United Launch Services LLC, a majority owned subsidiary of United Launch Alliance, Centennial, Colorado, has been awarded a $46,629,267 other transaction agreement for the development of the Vulcan BE-4 and Advanced Cryogenic Evolved Stage (ACES) rocket propulsion system prototypes for the Evolved Expendable Launch Vehicle program. ... This other transaction agreement requires shared cost investment with United Launch Services for the development of prototypes of the Vulcan BE-4 rocket propulsion system, which is a booster stage engine, and .... The Vulcan BE-4 award is for $45,820,515, or 98.3 percent of the total awarded amount. ... intended for use on United Launch Alliance’s Vulcan launch vehicle. ... The work is expected to be completed no later than Dec. 31, 2019. Air Force fiscal 2015 research, development, test and evaluation funds in the amount of $26,344,603 are being obligated at the time of award. United Launch Services is contributing $40,828,213 at the time of award. The total potential government investment, including all options, is $201,655,584. The total potential investment by United Launch Services, including all options, is $134,196,971.». Дата обращения: 1 марта 2016. Архивировано 1 марта 2016 года.
  26. ↑ Work Commences on Experimental Spaceplane (XS-1) Designs (англ.). Darpa.mil (15 июля 2014). Дата обращения: 20 сентября 2016. Архивировано 30 октября 2016 года.
  27. ↑ David Axe. Pentagon Preps for Orbital War With New Spaceplane (англ.). The Daily Beast (3 августа 2015). Дата обращения: 3 августа 2015. Архивировано 4 августа 2015 года.
  28. ↑ 28,0 28,1 Chris Bergin. Blue Origin introduce the New Glenn orbital LV (англ.). NASASpaceFlight.com (12 сентября 2016). Дата обращения: 12 сентября 2016. Архивировано 13 сентября 2016 года.
Источник — https://xn--h1ajim.xn--p1ai/index.php?title=BE-4&oldid=25459009