| BE-4 | |
|---|---|
| | |
| Tyyppi | nestemäistä polttoainetta käyttävä rakettimoottori |
| Polttoaine | nesteytetty maakaasu [2] |
| Hapettaja | nestemäinen happi [2] |
| Maa | USA |
| Käyttö | |
| Perustuen | BE-3 [3] [2] |
| Tuotanto | |
| Rakentaja | Blue Origin , USA |
| Painon ja koon ominaisuudet |
|
| Käyttöominaisuudet | |
| työntövoima | 2447 kN [2] (249,52 tf ) |
| Paine palotilassa | 13 400 kPa (132 atm) |
| Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa | |
BE-4 ( Blue Engine 4 [4] ) on amerikkalaisen Blue Originin kehittämä suljetun kierron nestemäistä polttoainetta käyttävä rakettimoottori, jonka voimanlähteenä on metaani + nestemäinen happi .
Hankkeen tavoitteena on saavuttaa 2400 kN:n työntövoima merenpinnan tasolla [5] . Moottorista on tarkoitus julkaista kaksi versiota - kantoraketin ensimmäistä ja toista vaihetta varten. Tämän moottorin ensimmäistä rakettilentoa odotetaan aikaisintaan vuonna 2021.
BE-4:ää kehitetään yksityisillä investoinneilla [6] "ilman valtion tukea" [7] . Vaikka moottori oli alun perin tarkoitettu käytettäväksi yksinomaan Blue Originin yksityisessä omistuksessa olevassa kantoraketissa, sen on nyt tarkoitus käyttää myös United Launch Alliancen (ULA) Vulcan - kantorakettia , joka on Atlas-5 :n seuraaja (ts. se on ensiluokkainen kantoraketti). ehdokas korvaamaan ULA:n tällä hetkellä käyttämän venäläisen RD-180- moottorin) [6] .
Yksi BE-4:n innovatiivisimmista ominaisuuksista on nesteytetyn maakaasun (metaanin) käyttö kerosiinin sijaan polttoaineena. Tämä on yhtiön ensimmäinen moottori (ja yksi harvoista maailmassa), joka toimii nestemäisellä hapella ja nestemäisellä metaanilla.
Tämä uusi lähestymistapa mahdollistaa autogeenisen paineistuksen käytön, toisin sanoen kaasumaisen polttoaineen käytön kelluvan paineen luomiseksi säiliöissä tällä polttoaineella. Tämä on edullista, koska se eliminoi kalliiden ja monimutkaisten paineistusjärjestelmien tarpeen, jotka vaativat kaasun, kuten heliumin, paineistettua varastointia. Lisäksi nesteytetty maakaasu, toisin kuin kerosiini, ei jätä palamisen sivutuotteita noen muodossa .
BE-4 on suunniteltu pitkäikäiseksi ja erittäin luotettavaksi, mikä johtuu osittain siitä tosiasiasta, että moottori on "korkean suorituskyvyn arkkitehtuurin keskitason versio" [6] .
Blue Origin aloitti työskentelyn BE-4:n parissa vuonna 2011 . Kehitys julkistettiin ensimmäisen kerran syyskuussa 2014 [ 8 ] Space Newsissa [9] , jossa kerrottiin, että suuri amerikkalainen rakettivalmistaja United Launch Alliance oli valinnut BE-4:n uuden kantorakettinsa päämoottoriksi [9] ] .
Alkuvuodesta 2015 yhtiö ilmoitti myös aikovansa aloittaa moottorin täysimittaisen testauksen vuoden 2016 lopulla ja saattaa kehityksen loppuun vuonna 2017 [10] . Huhtikuussa 2015 moottorikehitys sisälsi kaksi rinnakkaista ohjelmaa. Ensimmäinen koski BE-4-moottorin täysimittaisten versioiden kehittämistä, venttiilisarjaa ja turbopumppua, jotka varmistavat oikean polttoaineen / hapettimen sekoittumisen suuttimille ja palokammiolle. Toinen oli pienempien versioiden kehittäminen suihkutuspäistä.
Syyskuuhun 2015 mennessä yritys oli suorittanut yli 100 testiä BE-4-komponenteille, mukaan lukien tehostinpumppu ja "rekuperatiivisesti jäähdytetty polttokammio käyttämällä useita täysimittaisia ruiskupäitä". Testeillä testattiin "sumutuspään suorituskyvyn, lämmönsiirron ja palamisvakauden" teoreettisia malleja, ja kerättyjä tietoja käytettiin moottorin suunnittelun tarkentamiseen [11] . Vuonna 2015, yhden testin aikana, koepenkillä tapahtui räjähdys, jonka jälkeen yritys rakensi kaksi isompaa osastoa testaamaan moottoria kokonaistyöntövoimalla 2200 kN [12] .
Vaikka kaikki BE-4:n osat ja ensimmäiset testimoottorit valmistettiin Blue Originin päämajassa Kentissä , Washingtonissa, BE-4:n tuotantopaikkaa ei ollut vielä päätetty vuoteen 2016 mennessä. Uudelleenkäytettävien BE-4: ien testaus ja tuki suoritetaan yrityksen laukaisupaikalla Exploration Parkissa Floridassa , jossa Blue Origin investoi yli 200 miljoonaa dollaria infrastruktuuriin [7] .
Tammikuussa 2016 Blue Origin ilmoitti, että se aikoo aloittaa BE-4-moottoreiden maatestauksen ennen tämän vuoden loppua [13] . Vierailtuaan maaliskuussa 2016 toimittaja Eric Berger totesi, että suuri osa Blue Originin tehtaasta oli luovutettu Blue Engine-4:n kehittämiseen [6] .
Ensimmäinen moottori koottiin kokonaan maaliskuussa 2017 [ 14] . Myös maaliskuussa United Launch Alliance ilmoitti, että vaihtoehdon valinnan taloudellinen riski oli eliminoitu, mutta tekninen riski projektille säilyi, kunnes sarja moottorin palotestejä saatiin päätökseen vuonna 2017 [15] . 13. toukokuuta 2017 Blue Origin menetti yhden moottorin onnettomuudessa testauksen aikana [16] .
Ensimmäinen BE-4-testimoottori toimitettiin ULA:lle 1. heinäkuuta 2020, ja toinen on määrä toimittaa kuun loppuun mennessä [17] .
Vuonna 2016 BE-4:ää harkittiin käytettäväksi kahdessa kehitteillä olevassa kantoraketissa, kun taas BE-4:n muunneltua versiota suunniteltiin käytettäväksi Yhdysvaltain kokeellisessa sotilaallisessa avaruusrakettikoneessa.
Blue Origin on ilmoittanut, että se aikoo saattaa moottorin kaupallisesti kolmansien osapuolten saataville, kun kehitys on valmis, ja aikoo myös käyttää moottoria Blue Originin uudessa kiertoraketissa [18] . Maaliskuussa 2016 tuli tunnetuksi, että Orbital ATK tutki BE-4:n käyttöä kantoraketeissaan [6] .
Vuoden 2014 lopussa Blue Origin allekirjoitti sopimuksen United Launch Alliancen (ULA) kanssa kehittääkseen yhdessä BE-4-moottorin ja käyttävän sitä Vulcan-raketissa ( Vulcan ), joka on suunniteltu Atlas-5 kantoraketin seuraajaksi. , jolloin luovutaan venäläisvalmisteisesta RD-180- moottorista [9] . Vulkan varustetaan kahdella BE-4 ensimmäisen vaiheen moottorilla, joiden kummankin työntövoima on 2400 kN. Ohjelma alkoi vuonna 2011 [3] [19] [8] .
Ilmoitus kumppanuudesta ULA:n kanssa tulee kuukausien epävarmuuden jälkeen venäläisen RD-180-moottorin tulevaisuudesta, jota on käytetty ULA:n Atlas-5-raketissa yli vuosikymmenen ajan. Syntyi geopoliittisia vaikeuksia , jotka aiheuttivat vakavaa huolta venäläisten moottoritoimitusten luotettavuudesta [18] . ULA uskoi, että uuden raketin ensimmäinen laukaisu tapahtuisi aikaisintaan vuonna 2019 [8] [9] .
Vuoden 2015 alkuun asti BE-4 kilpaili Aerojet Rocketdynen AR1 [ -moottorin kanssa RD-180-moottorin korvikkeena . Toisin kuin AR1- ja RD-180-moottorit, jotka toimivat kerosiinilla, BE-4:n polttoaine on metaania [20] .
Helmikuussa 2016 Yhdysvaltain ilmavoimat tekivät sopimuksen 202 miljoonan dollarin osittaisesta rahoituksesta ULA:n kehittämiseen tukeakseen BE-4-moottorin käyttöä Vulcan-kantoraketissa [21] [22] . Aluksi maksetaan 40,8 miljoonaa dollaria ja vielä 40,8 miljoonaa dollaria investoidaan ULA:n tytäryhtiöön BE-4:n kehittämiseksi Vulcan-ohjuksia varten [23] .
Jopa 536 miljoonaa dollaria investoidaan myös Aerojet Rocketdyneen AR-1-moottorin kehittämiseen vaihtoehtona Vulcan-raketille [21] . Bezos kuitenkin huomauttaa, että Vulcan-kantorakettia kehitetään BE-4-moottorille, jonka korvaaminen AR1-moottorilla aiheuttaa merkittäviä viiveitä ja maksaa ULA:n [7] . Samanlaisen lausunnon antoivat myös ULA:n johtajat, jotka selvensivät, että BE-4 maksaa todennäköisesti 40 % vähemmän kuin AR1, ja että "Bezosilla on kyky tehdä nopeita päätöksiä BE-4:stä yksin, kun taas AR1, päinvastoin, on erittäin riippuvainen Yhdysvaltain hallituksen tuesta, ja Aerojet Rocketdynella on oikeat yhteydet tämän tuen saamiseksi” [24] .
Vuonna 2014 Boeing sai DARPAlta tilauksen kehittää ja rakentaa XS-1- avaruusalukset , ja se suunnitteli yhteistyössä Blue Originin kanssa BE-4-moottorin muunnelman käyttämistä aluksella. XS-1:n oli kiihdytettävä yliäänenopeuksiin Maan ilmakehän reunalla varmistaakseen hyötykuorman asettamisen kiertoradalle. [25] [26]
Moottoria on suunniteltu käytettäväksi kaksivaiheisessa raketissa kiertoradalla New Glenn ( New Glenn , halkaisija 7 m, lisäksi kolmas ja uudelleenkäytettävä ensimmäinen vaihe. Ensimmäinen lento oli suunniteltu aikaisintaan 2020 [27] .
Ensimmäisessä vaiheessa (uudelleenkäytettävä, pystysuora lasku) on seitsemän BE-4-moottoria. Halkaisijaltaan samanlainen toinen vaihe käyttää yhtä BE-4-moottoria, joka on optimoitu tyhjiökäyttöön. Toinen vaihe on kertakäyttöinen [27] .