| BE-4 | |
|---|---|
| | |
| Typ | raketový motor na kapalné palivo |
| Pohonné hmoty | zkapalněný zemní plyn [2] |
| Oxidátor | kapalný kyslík [2] |
| Země | USA |
| Používání | |
| Na základě | BE-3 [3] [2] |
| Výroba | |
| Konstruktér | Blue Origin , USA |
| Hmotnostní a rozměrové charakteristiky |
|
| Provozní vlastnosti | |
| tah | 2447 kN [2] (249,52 tf ) |
| Tlak ve spalovací komoře | 13 400 kPa (132 atm) |
| Mediální soubory na Wikimedia Commons | |
BE-4 ( Blue Engine 4 [4] ) je raketový motor s uzavřeným cyklem na kapalné palivo poháněný metanem + kapalným kyslíkem vyvinutý americkou společností Blue Origin .
Cílem projektu je dosáhnout tahu 2400 kN na hladině moře [5] . Plánuje se vydání dvou verzí motoru - pro první a druhý stupeň nosné rakety. První let raket s tímto motorem se očekává nejdříve v roce 2021.
BE-4 je vyvíjen se soukromými investicemi [6] , „bez jakékoli vládní podpory“ [7] . Zatímco motor byl původně zamýšlen pro použití výhradně na soukromě vlastněné nosné raketě Blue Origin, nyní se plánuje také pohánět nosnou raketu Vulcan United Launch Alliance (ULA) , nástupce Atlasu-5 (tj. kandidát na nahrazení ruského motoru RD-180 , který v současnosti používá ULA) [6] .
Jednou z nejinovativnějších vlastností BE-4 je použití zkapalněného zemního plynu (metanu) místo petroleje jako paliva. Jedná se o první motor společnosti (a jeden z mála na světě) poháněný kapalným kyslíkem a kapalným metanem.
Tento nový přístup umožňuje použití autogenního natlakování, tedy použití plynného paliva k vytvoření vztlakového tlaku v nádržích s tímto palivem. To je výhodné, protože to eliminuje potřebu nákladných a složitých tlakových systémů, které vyžadují skladování plynu, jako je helium, pod tlakem. Zkapalněný zemní plyn navíc na rozdíl od petroleje nezanechává žádné vedlejší produkty spalování ve formě sazí .
BE-4 je navržen pro dlouhou životnost a vysokou spolehlivost, částečně díky tomu, že motor je „střední verzí vysoce výkonné architektury“ [6] .
Blue Origin začal pracovat na BE-4 v roce 2011 . Vývoj byl poprvé veřejnosti oznámen v září 2014 [ 8] ve Space News [9] , kde bylo oznámeno, že hlavní americký výrobce raket United Launch Alliance si vybral BE-4 jako hlavní motor pro svou novou nosnou raketu [9 ] .
Počátkem roku 2015 společnost také oznámila svůj záměr zahájit testování motoru v plném měřítku na konci roku 2016 a dokončit vývoj v roce 2017 [10] . Od dubna 2015 vývoj motoru zahrnoval dva paralelní programy. První zahrnovala vývoj plnohodnotných verzí agregátu BE-4, sady ventilů a turbočerpadla, které zajišťují správné míchání paliva a okysličovadla pro vstřikovače a spalovací komoru. Druhým bylo vyvinout menší verze rozprašovacích hlav.
Do září 2015 společnost dokončila více než 100 testů komponentů BE-4, včetně pomocného čerpadla a „rekuperačně chlazené spalovací komory s použitím více plnohodnotných rozprašovacích hlav“. Byly provedeny testy pro testování teoretických modelů "výkonu stříkací hlavy, přenosu tepla a stability spalování" a sesbíraná data byla použita ke zpřesnění konstrukce motoru [11] . V roce 2015 při jednom z testů došlo na zkušební stolici k výbuchu, po kterém firma postavila dva větší stojany pro testování motoru s celkovým tahem 2200 kN [12] .
Přestože všechny části BE-4 a první testovací motory byly vyrobeny v centrále Blue Origin v Kentu ve státě Washington, místo výroby BE-4 ještě nebylo do roku 2016 určeno. Testování a podpora opakovaně použitelných BE-4 bude probíhat v místě startu společnosti v Exploration Park na Floridě , kde Blue Origin investuje více než 200 milionů dolarů do infrastruktury [7] .
V lednu 2016 společnost Blue Origin oznámila, že má v úmyslu zahájit pozemní testování motorů BE-4 před koncem tohoto roku [13] . Po návštěvě v březnu 2016 novinář Eric Berger poznamenal, že velká část továrny Blue Origin byla převedena na vývoj Blue Engine-4 [6] .
První motor byl kompletně smontován v březnu 2017 [ 14] . Také v březnu United Launch Alliance oznámila, že ekonomické riziko výběru varianty bylo eliminováno, ale technické riziko projektu zůstalo až do dokončení série požárních zkoušek motoru v roce 2017 [15] . 13. května 2017 přišel Blue Origin o jeden motor při nehodě během testování [16] .
První testovací motor BE-4 byl dodán ULA 1. července 2020, druhý má být předán do konce měsíce [17] .
V roce 2016 se uvažovalo o použití BE-4 na dvou vyvíjených nosných raketách, zatímco upravená verze BE-4 měla být použita v americkém experimentálním vojenském kosmickém raketovém letadle.
Blue Origin naznačil, že po dokončení vývoje hodlá motor komerčně zpřístupnit třetím stranám a také plánuje použít motor v nové orbitální raketě Blue Origin [18] . V březnu 2016 vyšlo najevo, že Orbital ATK vyšetřuje použití BE-4 na svých nosných raketách [6] .
Na konci roku 2014 Blue Origin podepsal s United Launch Alliance (ULA) dohodu o společném vývoji motoru BE-4 a jeho použití na raketě Vulcan ( Vulcan ), která je plánována jako nástupce nosné rakety Atlas-5 , čímž se upustilo od motoru RD-180 ruské výroby [9] . Vulkan bude vybaven dvěma motory prvního stupně BE-4 s tahem každého 2400 kN. Program začal v roce 2011 [3] [19] [8] .
Oznámení o partnerství s ULA přichází po měsících nejistoty ohledně budoucnosti ruského motoru RD-180, který se používá v raketě Atlas-5 ULA již více než deset let. Vyvstaly geopolitické potíže , které způsobily vážné obavy o spolehlivost dodávek ruských motorů [18] . ULA věřila, že k prvnímu startu nové rakety dojde nejdříve v roce 2019 [8] [9] .
Až do začátku roku 2015 BE-4 soutěžil s motorem AR1 od Aerojet Rocketdyne jako náhrada za motor RD-180 . Na rozdíl od motorů AR1 a RD-180, které běží na petrolej, je palivem pro BE-4 metan [20] .
Americké letectvo v únoru 2016 uzavřelo smlouvu zajišťující částečné financování vývoje ULA ve výši 202 milionů dolarů na podporu použití motoru BE-4 na nosné raketě Vulcan [21] [22] . Zpočátku bude zaplaceno 40,8 mil. USD a dalších 40,8 mil. USD bude investováno do dceřiné společnosti ULA na vývoj BE-4 pro střelu Vulcan [23] .
Až 536 milionů dolarů bude také investováno do Aerojet Rocketdyne na vývoj motoru AR-1 jako alternativy pro raketu Vulcan [21] . Bezos však poznamenává, že nosná raketa Vulcan je vyvíjena pro motor BE-4, její nahrazení AR1 způsobí značné zpoždění a náklady ULA [7] . Podobné prohlášení učinili také manažeři ULA, kteří objasnili, že BE-4 bude pravděpodobně stát o 40 % méně než AR1, a také že „Bezos má schopnost činit rychlá rozhodnutí o BE-4 sám, zatímco AR1 je naopak velmi závislý na podpoře vlády USA a Aerojet Rocketdyne má ty správné konexe, aby tuto podporu získal“ [24] .
V roce 2014 obdržel Boeing od DARPA objednávku na vývoj a stavbu kosmické lodi XS-1 a plánoval ve spolupráci s Blue Origin na lodi použít modifikaci motoru BE-4. XS-1 musel zrychlit na nadzvukovou rychlost na okraji zemské atmosféry , aby zajistil, že náklad bude umístěn na oběžnou dráhu. [25] [26]
Motor je plánován pro použití na dvoustupňové raketě pro orbitální lety New Glenn ( New Glenn , průměr 7 m s dodatečným třetím a opakovaně použitelným prvním stupněm. První let byl naplánován nejdříve na rok 2020 [27] .
První stupeň (opakovaně použitelný, vertikální přistání) bude mít sedm motorů BE-4. Druhý stupeň stejného průměru bude používat jediný motor BE-4 optimalizovaný pro vakuový provoz. Druhý stupeň bude jednorázový [27] .