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明年首飞!BE-4发动机技术难题已解决,最强液氧甲烷发动机投入生产

2020-10-29 18:26 前瞻网   

 

明年首飞!BE-4发动机技术难题已解决,最强液氧甲烷发动机投入生产

近日,联合发射联盟(ULA)首席执行官托里·布鲁诺(Tory Bruno said )对外表示,BE-4火箭发动机中的与涡轮泵相关的一些问题已经解决。ULA将购买BE-4发动机,用于为其即将发射的半人马火箭的第一级提供推力。

ULA成立于2006年12月,是由洛克希德马丁公司和波音公司各出资50%成立的一家合资企业。ULA汇集了在该领域内最成功、经验最为丰富的两个团队:洛克希德马丁的 Atlas 和波音 的Delta,ULA的客户主要有美国国防部、NASA以及其他组织。

BE-4发动机由蓝色起源开发,这一项目自2011年开始,但直到2014年9月才公开宣布。这也是该公司第一台使用液态氧和液态甲烷的发动机。

该发动机的动力组全尺寸版本早在2015年就已经开始测试,该动力组包括一组阀门和涡轮泵,可为喷射器和燃烧室提供适当的燃料(氧化剂混合物)。

截至2015年9月,蓝色起源已经完成了BE-4若干元件的100多次开发试验,这些试验被用来证实理论模型预测的“喷油器性能、传热和燃烧稳定性,收集到的数据被用来改进发动机设计。

BE-4于2017年3月完成了组装。第一次测试时的推力为设计值的50%。到2018年3月,BE-4发动机在65%设计推力下完成了114秒的测试 截至2018年9月,该发动机完成了数次超百秒测试,其中一次测试持续时间超过200秒。

去年,该发动机完成了100%推力测试,这意味着它在海平面的推力达到了240吨级。目前世界上只有两款可用的液氧甲烷发动机:SpaceX的猛禽发动机和蓝色起源的BE-4。

从指标来看,前者推力能达到200吨级,已经开始在星舰上测试,未来有可能升级为300吨级。而BE-4已经实现了240吨,说是世界第一也不为过。

BE-4的重量和比冲等规格一直未公布。从官方给出的图片对比来看,我们推测该型号竖置高度至少在3.5米以上。结构方面,该发动机主要部件包括增压泵、再冷却推理组件、主要涡轮泵总成、富氧预燃室、喷嘴、旋转启动部件。

明年首飞!BE-4发动机技术难题已解决,最强液氧甲烷发动机投入生产

BE-4发动机(图源:Blue Origin)

BE-4是一种非稳态燃烧发动机,带有一个富氧预燃室和一个驱动燃料和氧气泵的涡轮机。这种燃烧循环类似于目前在拉斯五号上使用的RD180发动机。RD180是由俄罗斯开发的大型发动机,取代它也是BE-4存在的理由之一。

因为使用甲烷推进剂,BE-4的推重比要比RD180低一些,不过这是甲烷的固有特性,因为甲烷密度只有煤油的一半。

根据目前已知的的一些信息来看,BE-4的全功率推力(海平面)为2.4MN(合244.73吨力),燃烧室压力为13.4兆帕,大大低于RD-180的26兆帕。该发动机的设计使用寿命为:100次发射和着陆,相比之下,RD-180只能一次性使用。

今年7月,蓝色起源向ULA交付了第一台探路者BE-4发动机,ULA的CEO布鲁诺宣布第二台也即将交付。据了解,BE-4的首次飞行将用于2021年发射的新格伦火箭。

编译/前瞻高端装备研究组

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责任编辑: 3976DBC

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