蓝色起源的BE-4(亦称蓝色引擎)是以液态甲烷/液氧为燃料的分级燃烧循环火箭发动机

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因为这个工程量较小(是梅林的三分之二),所以就放在这一周内了QAQ,原文地址https://en.m.wikipedia.org/wiki/BE-4


蓝色起源的BE-4(亦称蓝色引擎)是以液态甲烷/液氧为燃料的分级燃烧循环火箭发动机。BE-4正在由私人和公共资金开发。该发动机的设计可在海平面产生2400 千牛顿(550,000  磅力)的推力。

最初计划将发动机专门用于Blue Origin专有的运载火箭New Glenn,这是该公司的第一枚轨道级火箭。但是,在2014年宣布,该发动机也将用于ULA阿特拉斯V运载火箭的后继Vulcan运载火箭。ULA最终在2018年9月做出选择。

尽管以前计划最早在2019年试飞,但现在预计不迟于2021年在Vulcan或New Glenn 上进行新发动机的首次飞行测试。

数据

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历史

Blue Origin于2011年开始研发BE-4,但直到2014年9月才公开宣布。这是他们的第一台使用液氧和液态甲烷推进剂的发动机。2014年9月,大型航天器制造商和发射服务提供商联合发射联盟(United Launch Alliance)选择了BE-4作为新型运载火箭的主要发动机,SpaceNews称其为“创举/惊艳之作(自译)”

截至2015年4月,发动机开发工作正在两个并行计划中进行。一个计划正在测试BE-4 动力组的全尺寸版本,这是一组阀门和涡轮泵,可为喷注器和燃烧室提供适当的燃料/氧化剂混合物。第二个计划是测试发动机喷注器的子刻度。同样在2015年初,该公司表示计划在2016年底开始全面的发动机测试,并且他们预计在2017年完成发动机的开发。

截至2015年9月,Blue Origin已完成对BE-4若干部件的100多次开发测试,包括预燃器和“ 使用多个全尺寸喷射器部件的再生冷却燃烧室 ”。这些测试被用于确认“喷油器性能,传热和燃烧稳定性 ” 的理论模型预测,并且所收集的数据被用于完善发动机设计。在Powerpack测试期间(2015),测试台发生了爆炸。Blue Origin建立了两个更大的冗余测试台,以测试BE-4的全部推力。

2016年1月,Blue Origin宣布他们打算在2016年底之前开始在地面试车台上测试BE-4。在2016年3月进行工厂参观之后,记者埃里克·贝格(Eric Berger)指出,“Blue Origin的工厂很大一部分已经投入到Blue Engine-4的开发”。

最初,它计划同时作为一级和二级发动机。New Glenn最初设计的二级与一级直径相同,并使用单个真空优化的BE-4(BE-4U)。

第一台发动机于2017年3月完全组装完毕。同月,联合发射联盟表示,已经排除了Blue Origin发动机选择方案的经济风险,但该项目的技术风险将一直保持到一系列发动机点火测试于2017年晚些时候完成。测试异常于2017年5月13日发生,Blue Origin报告称他们丢失了一套Powerpack硬件。

2017年6月,Blue Origin宣布将在阿拉巴马州的汉斯维尔建造新工厂,以生产大型BE-4低温火箭发动机。

2017年10月,BE-4首次以50%的推力进行了3秒钟的试验喷射。2018年3月,BE-4发动机以设计推力的65%进行了114秒的测试。 5月提出的目标是在未来几个月内达到设计目标的70%。 到2018年9月,已经完成了数百秒的发动机测试,包括一项持续时间超过200秒的测试。

2018年10月,蓝色起源总裁鲍勃·史密斯(Bob Smith)宣布,新格伦(New Glenn)的首次发射已移回2021年,这将是BE-4的首次飞行测试。

到2019年2月,BE-4在地面试验台上总共进行了1800秒的热火试验,但尚未进行超过1.8兆牛顿(400,000 lbf)磅的推力测试,这约占发动机额定推力的73%(2.4 MN(550,000 lbf))。

2019年8月,Blue Origin宣布BE-4正在接受全功率发动机测试。

应用
到2017年,正考虑将BE-4用于两架正在研发中的运载火箭。在此之前,还考虑将BE-4的改进型号用于美国军事实验项目的XS-1空天飞机,但没有选择。到2018年,它已成为New Glenn和ULA的Vulcan运载火箭的选定发动机。

宇宙神5的后继者--火神

2014年底,蓝色起源与联合发射联盟(United Launch Alliance)签署了一项协议,共同开发BE-4发动机,并承诺在Vulcan运载工具上使用新发动机,该运载工具是Atlas V的后继产品,它将取代单一的俄罗斯制造RD-180发动机。Vulcan将在一级使用两台BE-4发动机产生2400 kN(550,000 lbf)推力。发动机开发计划于2011年开始。

在使用俄罗斯RD-180发动机的未来不确定的情况下,ULA宣布了与蓝色起源合作伙伴关系。俄罗斯RD-180发动机已在ULA Atlas V火箭中使用了十多年。政治问题引起了人们对俄罗斯发动机采购供应链的可靠性和一致性的重视。最初,ULA期望新运载火箭的首次飞行不早于2019,但到2018年,该目标已移至2021。

自2015年初以来,BE-4就一直与AR1发动机竞争Atlas V的RD-180替换计划。BE-4是甲烷发动机,而AR1和RD-180一样,都是煤油发动机。2016年2月,美国空军发布一份合同,向ULA提供高达2.02亿美元的开发资金,以支持在ULA Vulcan运载火箭上使用Blue BE-4发动机。

最初,政府仅支付4080万美元,ULA公司将另外支付4080万美元用于Vulcan BE-4的开发。尽管美国空军最初的合同金额为5.36亿美元,以推动Aerojet Rocketdyne(AJR)推进AR1发动机的开发(以便用于火神),但美国空军已与AJR重新协商了该协议并将空军的投入资金(总费用的五分之六)减少到2.94亿美元。在2018年初之后,AJR不再在引擎开发工作中投入额外的私人资金。

贝索斯在2016年指出,Vulcan运载火箭是围绕BE-4发动机设计的;从ULA切换到AR1将需要大量的延迟和金钱,ULA高管也指出了这一点,他们澄清说BE-4的造价可能比AR1低40%,并且受益于Bezos“代表BE4做出瞬间投资决策的能力” ,并且已经表明了他的决心。相反,AR1主要依靠美国政府的支持,这意味着Aerojet Rocketdyne有许多方面(原文为phone numbers,我不太确定意思)可以赢得支持。” 

新格伦(新鸽伦)

该发动机将用于Blue Origin大型轨道 运载火箭 New Glenn,这是直径7.0米(23英尺)的两级轨道级运载火箭,具有可选的三级和可重复使用的一级。尽管该公司此前预期的BE-4可能在火箭飞行试验早在2020年,在第一次飞行和轨道试验计划在不超过2021年初。

一级将由七个BE-4发动机提供动力,可重复使用,且垂直降落回收。New Glenn的二级将是相同的直径,并使用两个BE-3的真空优化版(为氢氧发动机)。二级将是一次性的。

XS-1

波音公司在2014年获得了一份设计和制造DARPA XS-1可重复使用的空天飞机的合同。XS -1将在地球大气层边缘加速至高超音速,以使其有效载荷到达轨道。在2015年,人们认为BE-4发动机的改良派生型可以为飞船提供动力。 2017年,合同中选择了RS-25衍生的Aerojet Rocketdyne AR-22发动机。

可复用性与使用
Blue Origin表示,一旦开发完成,他们将向ULA以外的公司提供商业化的发动机,并且还计划在Blue Origin自己的新型轨道运载火箭中使用该发动机。到2016年3月,Orbit ATK也在评估Blue Engine(有点懵)。

BE-4使用液态甲烷,而不是更常用的火箭燃料(例如煤油)。该方法允许自加压,即使用气化推进剂对液态推进剂加压。这是很有用的,因为它消除了对需要存储诸如氦气之类的增压气体的增压系统(COPV)的需求。

尽管支持该测试计划的所有早期BE-4组件和完整引擎都是在华盛顿州肯特市的蓝色起源总部制造的,但BE-4的生产将在阿拉巴马州的汉斯维尔进行。可重复使用的BE-4的测试将在位于佛罗里达探索公园的轨道发射设施中进行,Blue Origin 在该设施的设施和改善方面投资超过2亿美元。

技术指标
BE-4是一种分级燃烧发动机,具有一个富氧的预燃烧器和一个同时驱动燃料泵和氧气泵的涡轮。该循环类似于目前在Atlas V上使用的由煤油提供燃料的RD-180,但是它(BE4)仅使用一个燃烧室和一个喷嘴。

BE-4的设计目的是使引擎成为“高性能架构的中等性能版本”,从而具有长寿命和高可靠性。涡轮泵使用静压轴承,而不是更常用的球和滚子轴承,以此提高可靠性和使用寿命。

一些特点


•推力(海平面):2,400  kN(550,000  lbf)

•箱内压力:13,400 kPa(1,950 psi),大大低于ULA想要替代的RD-180发动机的26,000 kPa(3,700 psi)

•专为可重用性而设计

•设计寿命:100次发射和着陆

•在飞行过程中可通过惯性驱动涡轮机的头压启动来重启(?)

•深度节流能力达到65%或更低 作者:MuElon https://www.bilibili.com/read/cv6173550/ 出处:bilibili

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