| BE-4 | |
|---|---|
| | |
| Tip de | motor rachetă cu combustibil lichid |
| Combustibil | gaze naturale lichefiate [2] |
| Oxidant | oxigen lichid [2] |
| Țară | STATELE UNITE ALE AMERICII |
| Utilizare | |
| Bazat pe | BE-3 [3] [2] |
| Productie | |
| Constructor | Blue Origin , SUA |
Caracteristici de greutate și dimensiune |
|
| Caracteristici de operare | |
| împingere | 2447 kN [2] (249,52 tf ) |
| Presiunea în camera de ardere | 13.400 kPa (132 atm) |
| Fișiere media la Wikimedia Commons | |
BE-4 ( Blue Engine 4 [4] ) este un motor rachetă cu propulsie lichidă cu ciclu închis alimentat cu metan + oxigen lichid , dezvoltat de compania americană Blue Origin .
Scopul proiectului este de a atinge o tracțiune de 2400 kN la nivelul mării [5] . Este planificată lansarea a două versiuni ale motorului - pentru prima și a doua etapă a vehiculului de lansare. Primul zbor de rachete cu acest motor este așteptat nu mai devreme de 2021.
BE-4 este dezvoltat cu investiții private [6] , „fără niciun sprijin guvernamental” [7] . Deși motorul a fost inițial destinat să fie utilizat exclusiv pe vehiculul de lansare deținută de Blue Origin, acum este planificat să propulseze vehiculul de lansare Vulcan al United Launch Alliance (ULA) , succesorul lui Atlas-5 (adică este un candidat la înlocuirea motorului rus RD-180 utilizat în prezent de ULA) [6] .
Una dintre cele mai inovatoare caracteristici ale BE-4 este utilizarea gazului natural lichefiat (metan) în loc de kerosen ca combustibil. Acesta este primul motor al companiei (și unul dintre puținele din lume) alimentat cu oxigen lichid și metan lichid.
Această nouă abordare permite utilizarea presurizării autogene, adică utilizarea combustibilului gazos pentru a crea o presiune plutitoare în rezervoarele cu acest combustibil. Acest lucru este avantajos deoarece elimină necesitatea sistemelor de presurizare costisitoare și complexe care necesită stocarea sub presiune a unui gaz cum ar fi heliul. În plus, gazul natural lichefiat, spre deosebire de kerosen, nu lasă niciun produs secundar de ardere sub formă de funingine .
BE-4 este proiectat pentru o durată lungă de viață și o fiabilitate ridicată, în parte datorită faptului că motorul este o „versiune de gamă medie a arhitecturii de înaltă performanță” [6] .
Blue Origin a început să lucreze la BE-4 în 2011 . Dezvoltarea a fost anunțată publicului pentru prima dată în septembrie 2014 [ 8] în Space News [9] , unde a fost raportat că marele producător american de rachete United Launch Alliance a ales BE-4 ca motor principal pentru noul său vehicul de lansare [9] ] .
La începutul anului 2015 , compania și-a anunțat și intenția de a începe testarea la scară largă a motorului la sfârșitul anului 2016 și de a finaliza dezvoltarea în 2017 [10] . Din aprilie 2015, dezvoltarea motorului a inclus două programe paralele. Prima a implicat dezvoltarea de versiuni la scară maximă ale pachetului de putere BE-4, un set de supape și turbopompe care asigură o amestecare adecvată a combustibilului / oxidantului pentru injectoare și camera de ardere. Al doilea a fost dezvoltarea unor versiuni mai mici ale capetelor de pulverizare.
Până în septembrie 2015, compania a finalizat peste 100 de teste ale componentelor BE-4, inclusiv o pompă de rapel și o „arzătoare răcită cu recuperare folosind mai multe capete de pulverizare la scară largă”. Au fost efectuate teste pentru a testa modele teoretice de „performanță a capului de pulverizare, transfer de căldură și stabilitate la ardere”, iar datele colectate au fost utilizate pentru a perfecționa designul motorului [11] . În 2015, în cadrul unuia dintre teste, a avut loc o explozie pe bancul de încercare, după care compania a construit două standuri mai mari pentru a testa motorul cu o tracțiune totală de 2200 kN [12] .
Deși toate piesele BE-4 și primele motoare de testare au fost fabricate la sediul Blue Origin din Kent , Washington, un loc de producție pentru BE-4 nu fusese încă determinat până în 2016. Testarea și suportul pentru BE-4 reutilizabile vor avea loc la locul de lansare al companiei de la Exploration Park din Florida , unde Blue Origin investește peste 200 de milioane de dolari în infrastructură [7] .
În ianuarie 2016 , Blue Origin a anunțat că intenționează să înceapă testarea la sol a motoarelor BE-4 înainte de sfârșitul acestui an [13] . După ce a vizitat în martie 2016, jurnalistul Eric Berger a remarcat că o mare parte din fabrica Blue Origin a fost predată dezvoltării Blue Engine-4 [6] .
Primul motor a fost asamblat complet în martie 2017 [ 14] . Tot în martie, United Launch Alliance a anunțat că riscul economic al selecției opțiunii a fost eliminat, dar riscul tehnic pentru proiect a rămas până la finalizarea unei serii de teste de incendiu la motor în 2017 [15] . Pe 13 mai 2017, Blue Origin a pierdut un motor într-un accident în timpul testării [16] .
Primul motor de testare BE-4 a fost livrat la ULA pe 1 iulie 2020, al doilea fiind programat pentru livrare până la sfârșitul lunii [17] .
În 2016, BE-4 a fost luat în considerare pentru utilizare pe două vehicule de lansare în curs de dezvoltare, în timp ce o versiune modificată a BE-4 a fost planificată pentru a fi utilizată în avionul rachetă spațială militară experimentală din SUA.
Blue Origin a indicat că intenționează să pună motorul disponibil comercial pentru terți odată ce dezvoltarea este finalizată și, de asemenea, intenționează să folosească motorul în noua rachetă orbitală a Blue Origin [18] . În martie 2016, a devenit cunoscut faptul că Orbital ATK investiga utilizarea BE-4 pe vehiculele sale de lansare [6] .
La sfârșitul anului 2014, Blue Origin a semnat un acord cu United Launch Alliance (ULA) pentru a dezvolta în comun motorul BE-4 și a-l utiliza pe racheta Vulcan ( Vulcan ), care este planificată ca un succesor al vehiculului de lansare Atlas-5. , abandonând astfel motorul RD-180 de fabricație rusă [9] . Vulkan va fi echipat cu două motoare BE-4 cu o tracțiune de 2400 kN fiecare. Programul a început în 2011 [3] [19] [8] .
Anunțul parteneriatului cu ULA vine după luni de incertitudine cu privire la viitorul motorului rus RD-180, care a fost folosit în racheta Atlas-5 a ULA de mai bine de un deceniu. Au apărut dificultăți geopolitice , provocând îngrijorări serioase cu privire la fiabilitatea aprovizionării cu motoare rusești [18] . ULA credea că prima lansare a noii rachete va avea loc nu mai devreme de 2019 [8] [9] .
Până la începutul anului 2015, BE-4 a concurat cu motorul Aerojet Rocketdyne AR1 ca înlocuitor pentru motorul RD-180 . Spre deosebire de motoarele AR1 și RD-180, care funcționează cu kerosen, combustibilul pentru BE-4 este metanul [20] .
În februarie 2016, Forțele Aeriene ale SUA au încheiat un contract care oferă finanțare parțială pentru dezvoltarea ULA în valoare de 202 milioane USD pentru a sprijini utilizarea motorului BE-4 pe vehiculul de lansare Vulcan [21] [22] . Inițial, vor fi plătiți 40,8 milioane de dolari, iar alte 40,8 milioane de dolari vor fi investiți într-o subsidiară a ULA pentru a dezvolta BE-4 pentru racheta Vulcan [23] .
Până la 536 milioane USD vor fi investiți și în Aerojet Rocketdyne pentru a dezvolta motorul AR-1 ca alternativă pentru racheta Vulcan [21] . Bezos observă însă că vehiculul de lansare Vulcan este dezvoltat pentru motorul BE-4, înlocuirea lui cu AR1 va cauza întârzieri semnificative și va costa ULA [7] . O declarație similară a fost făcută și de directorii ULA, care au clarificat că BE-4 va costa probabil cu 40% mai puțin decât AR1 și, de asemenea, că „Bezos are capacitatea de a lua singur decizii rapide cu privire la BE-4, în timp ce AR1, dimpotrivă, depinde foarte mult de sprijinul guvernului SUA, iar Aerojet Rocketdyne are conexiunile potrivite pentru a obține acest sprijin” [24] .
În 2014, Boeing a primit o comandă de la DARPA pentru a dezvolta și construi nava spațială XS-1 și a planificat, în colaborare cu Blue Origin, să folosească o modificare a motorului BE-4 pe navă. XS-1 a trebuit să accelereze la viteze hipersonice la marginea atmosferei Pământului pentru a se asigura că sarcina utilă a fost plasată pe orbită. [25] [26]
Motorul este planificat să fie utilizat pe o rachetă în două etape pentru zborurile orbitale New Glenn ( New Glenn , 7 m în diametru cu o a treia etapă suplimentară și reutilizabilă. Primul zbor a fost programat nu mai devreme de 2020 [27] .
Prima etapă (reutilizabilă, aterizare verticală) va avea șapte motoare BE-4. O a doua treaptă de același diametru va folosi un singur motor BE-4 optimizat pentru funcționarea în vid. A doua etapă va fi de unică folosință [27] .