Seien Sie 4 Raketentriebwerkstests
Blue Origin hat seinen ersten Brandtest des BE-4-Triebwerks durchgeführt. Das amerikanische Unternehmen ULA plant, es in seine neuen Vulcan-Raketen einzubauen, mit denen die USA die mit russischem RD-180 ausgerüsteten Atlas-V-Raketen ersetzen werden
Das Unternehmen Blue Origin des Amazon-Gründers Jeff Bezos hat die ersten Brandtests des BE-4-Raketentriebwerks durchgeführt, das mit flüssigem Sauerstoff und flüssigem Methan als Oxidationsmittel und Treibstoff betrieben wird. Beliebte Mechanik-Berichte. Das Magazin stellt fest, dass BE-4 in den kommenden Jahrzehnten das stärkste amerikanische Raketentriebwerk werden könnte.
Blue Origin plant den Einsatz Kraftwerk auf seiner neuen schweren New Glenn-Rakete. Das Triebwerk könnte aber auch vom Boeing-Lockheed-Martin-Joint-Venture United Launch Alliance genutzt werden, das die Altlas-V-Rakete produziert und die Produktion der Vulcan plant.
Bei Brandtests erreichte der BE-4-Motor in drei Sekunden 50 % seiner Leistung. Blue Origin begann bereits 2011 mit der Entwicklung, gab es jedoch erst 2014 öffentlich bekannt.
Wie PM feststellt, ist das BE-4 das erste große Raketentriebwerk, das von einem privaten Unternehmen von Grund auf entwickelt wurde. Sein Schub im Betrieb auf Meereshöhe soll 2400 kN erreichen: BE-4 ist schwächer als das Haupttriebwerk des Space Shuttles und das von SpaceX entwickelte Raptor-Triebwerk, das Elon Musks Firma in schwere Big-Falcon-Raketen einbauen wird. BE-4 soll wiederverwendbar sein.
Blue Origin konzentrierte sich zuvor auf die Entwicklung der New Shepard, einer kleinen, wiederverwendbaren suborbitalen Rakete, die Touristen für einige Minuten in die Umlaufbahn befördern kann. Angetrieben vom BE-4-Triebwerk werden die zwei- und dreistufigen Raketen von New Glen in der Lage sein, zumindest Fracht und Besatzungen in eine erdnahe Umlaufbahn zu befördern. BE-4 wird zur Beschleunigung sowohl der ersten als auch der zweiten Stufe eingesetzt. Blue Origin plant den ersten Start neue Rakete im Jahr 2020.
Das Joint Venture United Launch Alliance kündigte bereits im April 2015 Pläne an, BE-4 in seine neuen Vulcan-Raketen einzubauen. Bisher verfügt ULA über zwei Trägerraketen: Atlas V (mit einem russischen RD-180-Motor) und Delta IV (mit einem RS-68-Motor der amerikanischen Rocketdyne). Das US-Verteidigungsministerium führt fast alle seine Abschüsse mit ULA-Raketen durch. Wie PM feststellt, ist der Vulcan mit BE-4-Antrieb „eine Gelegenheit für ULA, eine Trägerrakete zu bauen, die nicht nur billiger als die teure Delta IV, sondern auch als die Atlas V sein wird.“
Russischer Raketentriebwerk RD-180 (Foto: Alexey Filippov / TASS)
Im Mai 2017 scheiterte der BE-4 jedoch: Das Triebwerk explodierte während der Tests. Und Rocketdyne versucht über den Kongress, ULA zu zwingen, neue Rocketdyne AR1-Triebwerke in seine Raketen einzubauen, bleibt aber vorerst der Entwicklung von Bezos‘ Unternehmen verpflichtet.
Das BE-4-Triebwerk muss als Teil der Rakete auch Flugtests unterzogen werden, um seine Parameter zu bestätigen, sagte RBC Generaldirektor JSC NPO Energomash Igor Arbuzov. „Daher haben unsere Kollegen noch viel Arbeit vor sich, bis der Motor betriebsbereit ist“, glaubt er. „Wir haben großen Respekt vor dem, was Blue Origin tut. Das ermutigt uns, unsere Produkte weiterzuentwickeln und zu verbessern“, fügte Arbuzov hinzu.
Moskau und Washington haben in den 1990er Jahren ein Abkommen über die Lieferung von RD-180 geschlossen. Seitdem werden die Triebwerke auf Atlas III- und Atlas V-Raketen eingesetzt. 2014 geriet die RD-180 unter US-Sanktionen, doch wenige Tage später wurde das Lieferverbot aufgehoben, ebenso wie in Washington der Kauf von Triebwerken von Energomash antirussischen Sanktionen nicht widersprechen.
Seitdem tauchen regelmäßig Berichte auf, dass die Vereinigten Staaten versuchen, den Prozess der Ersetzung russischer RD-180 zu beschleunigen. Beispielsweise wies der Kongress das Pentagon an, bis 2019 auf den Start von Militärsatelliten mit russischen Triebwerken zu verzichten, doch das Militärministerium war der Ansicht, dass eine solche Maßnahme potenziell vorteilhafter sei. Die Zeitung „Kommersant“ berichtet sogar, dass die United Launch Alliance den Kauf einer neuen Charge RD-180 plant.
Der RD-180 ist nicht der einzige russische Motor, der für den Export geliefert wird. Außerdem gibt es noch den RD-181, der auf der ersten Stufe der Antares-Rakete der Orbital Sciences Corporation verbaut ist.
RBC schickte eine Anfrage an den Pressedienst von Roskosmos bezüglich der amerikanischen Entwicklung.
Unter Beteiligung von: Lyubov Altukhova
Derzeit entwickeln das amerikanische Unternehmen Blue Origin und Aerojet Rocketdyne einen Ersatz für das russische RD-180-Triebwerk. Die Unternehmen konkurrieren miteinander und planen jeweils, ihre Einheit spätestens 2019 zu zertifizieren. Der junge Blue Origin produzierte im März einen funktionierenden Prototyp von BE-4 (Blue Engine-4), doch die im Mai durchgeführten Prüfstandstests schlugen fehl. Aerojet Rocketdyne, das die Triebwerke für die amerikanische Mondrakete entwickelt hat und sich bewährt hat, scheint hinterherzuhinken: Erst im Mai führte es die ersten Brandtests der Vorkammer der AR1-Einheit durch, von der ein funktionierender Prototyp existiert ist immer noch nicht verfügbar. Lohnt es sich, damit zu rechnen, dass die Vereinigten Staaten den RD-180 bald aufgeben?
Heute ist auf der ersten Stufe der amerikanischen Schwerlastrakete Atlas V ein Zweikammer-Flüssigkeitsraketentriebwerk RD-180 installiert. Der Treibstoff ist Kerosin, das Oxidationsmittel ist Sauerstoff. Der Motor wurde 1994-1999 auf Basis von Vierkammer-RD-170 entwickelt, die an den Seitentriebwerken der sowjetischen superschweren Energia-Rakete installiert waren (tatsächlich handelt es sich dabei um die ersten Stufen der russisch-ukrainischen Trägerrakete). Der Vertrag zur Entwicklung eines Triebwerks für die Vereinigten Staaten zwischen (heute ist die Rocketdyne-Abteilung Teil von Aerojet Rocketdyne) wurde im Juni 1996 geschlossen. Zwischen dem Abschluss des Abkommens und dem Start der ersten Rakete vergingen vier Jahre.
Die Brandtests des RD-180 begannen im November 1996 bei Energomash. Zuerst in den USA Serienmotor wurde im Januar 1999 ausgeliefert und drei Monate später für die mittlere Rakete Atlas III zertifiziert. Der erste Flug eines amerikanischen Flugzeugträgers mit russischem Motor erfolgte im Mai 2001; insgesamt wurden sechs Atlas-III-Starts durchgeführt, die alle erfolgreich waren. Für Atlas V wurde die RD-180-Einheit im August 2001 zertifiziert, der erste Start des neuen Trägers erfolgte ein Jahr später. Bis zum 18. April 2017 wurde die Atlas-V-Rakete 71 Mal gestartet, von denen einer teilweise erfolgreich war (das russische Triebwerk hatte nichts damit zu tun: Es trat flüssiger Wasserstoff aus dem Tank der Centaur-Oberstufe aus, wie Dies führte dazu, dass die Nutzlast in eine nicht vorgesehene Umlaufbahn geschleudert wurde.
Heute ist die Atlas V de facto die wichtigste amerikanische schwere Rakete. Der Start eines anderen schweren amerikanischen Flugzeugträgers – Delta IV (er hat keine russischen Motoren) – ist aufgrund der Konkurrenz mit dem mittelschweren Flugzeug zu teuer Falcon-Rakete 9, beschlossen, sie auf ein Minimum zu reduzieren. Seit 2007 verwalten Boeing und Lockheed Martin, der Hersteller der Atlas V, ihre Trägerraketen über ein Joint Venture namens ULA (United Launch Alliance). In den USA dieses Unternehmen große Probleme. Erstens kann selbst die Atlas V-Rakete, die billiger als die Delta IV ist, heute bei kommerziellen, staatlichen und militärischen Starts nicht mit der Falcon 9 konkurrieren; Zweitens muss ULA aufgrund der Verschlechterung der russisch-amerikanischen Beziehungen im Jahr 2014 den Kauf des RD-180 bis 2019 aufgeben.
Das Unternehmen hat mehrere Möglichkeiten, im Geschäft zu bleiben. Die erste besteht darin, die Rakete aufzugeben und eine neue ohne russische Triebwerke zu bauen. Die zweite besteht darin, zu versuchen, anstelle des RD-180 einen neuen Motor in den Atlas V einzubauen. Blue Origin implementiert den ersten Ansatz, Aerojet Rocketdyne den zweiten. Die Option, die Produktion des RD-180 in den USA zu starten, hält der Kritik nicht stand: Sie ist so teuer und zeitaufwändig, dass es einfacher ist, eine neue Einheit zu bauen. Darüber hinaus endet die Lizenzvereinbarung für den Technologietransfer zur Produktion russischer RD-180-Triebwerke in die USA im Jahr 2030 – es macht keinen Sinn, die teure Produktion nur für zehn Jahre zu starten.
„Die Amerikaner dachten, sie würden mit uns zusammenarbeiten und in vier Jahren unsere Technologien übernehmen und sie selbst reproduzieren. Ich habe ihnen sofort gesagt: Sie werden mehr als eine Milliarde Dollar und zehn Jahre ausgeben. Vier Jahre sind vergangen und man sagt: Ja, wir brauchen sechs Jahre. Es sind schon mehr Jahre vergangen, sagen sie: Wir brauchen noch acht Jahre. Es sind siebzehn Jahre vergangen, und es wurde kein einziger Motor nachgebaut. Sie brauchen jetzt Milliarden von Dollar allein für die Prüfstandsausrüstung“, sagte der Akademiker Boris Katorgin, der Erfinder des RD-180-Motors, bereits 2012 dazu.
Die Unternehmen Blue Origin und Aerojet Rocketdyne sind zu unterschiedlich, was sich nur in ihren Ansätzen zum Raketentriebwerksbau widerspiegeln kann. Aerojet Rocketdyne, das viele Umstrukturierungen erfahren hat, hat in den 1950er und 1960er Jahren eine lange Geschichte der Entwicklung von F-1-Einheiten, die auf der ersten Stufe der superschweren Rakete der Saturn-V-Rakete der Apollo-Mondmission installiert wurden. Sein AR1 ist wie der RD-180 ein Flüssigkeitsraketentriebwerk mit geschlossenem Kreislauf, das Kerosin als Treibstoff, ein Oxidationsmittel, verwendet.
Sauerstoff. Dadurch können Sie die russische Einheit durch eine amerikanische ersetzen, ohne den Atlas V-Träger grundlegend zu modifizieren.
Im Mai 2017 führte Aerojet Rocketdyne die ersten Brandtests der Vorkammer (in der der Kraftstoff teilweise verbrennt und dann in die Brennkammer gelangt) des AR1-Triebwerks durch. „Mit diesem Meilenstein wird AR1 2019 flugbereit sein“, sagte Eileen Drake, CEO und Präsidentin von Aerojet Rocketdyne. - In Bezug auf den Austausch von Motoren Russische Produktion Bei aktuellen Trägerraketen muss der Missionserfolg für das Land oberste Priorität haben.“
Drake bemerkte die Wettbewerbseigenschaften des AR1. Zunächst werden mittels 3D-Druck einzelne Elemente des amerikanischen Motors erstellt. Zweitens wird eine spezielle Nickelbasislegierung verwendet, die es ermöglicht, auf „die derzeit bei der Herstellung von RD-180 verwendeten exotischen Metallbeschichtungen“ zu verzichten. Zur Entwicklung des AR1 nutzt das Unternehmen eine Methodik, die bereits bei der Entwicklung seiner anderen Einheiten (RS-68, J-2X, RL10 und RS-25) verwendet wurde. Das Unternehmen plant, im Jahr 2019 einen funktionierenden Prototyp des AR1 zu erstellen (und fast sofort zu zertifizieren).
Nach Schätzungen der ULA ist Blue Origin Aerojet Rocketdyne bei der Entwicklung eines Ersatzes für den RD-180 zwei Jahre voraus. Das Unternehmen begann bereits 2011 mit der Arbeit an der BE-4 als Teil der Arbeiten an seiner eigenen schweren Rakete New Glenn; Das erste funktionsfähige Muster des Motors wurde im März 2017 vorgestellt. Blue Origin gibt zu, dass der RD-180 „mit maximaler Leistung arbeitet“, jedoch können zwei auf der ersten Stufe des Vulcan-Trägers (eigentlich ein Atlas VI) installierte Einkammer-BE-4 zusammen mehr Schub entwickeln als zwei AR1 und ein RD-180 auf der ersten Stufe des Atlas V. Im Gegensatz zum AR1 und RD-180 verwendet der BE-4 Methan als Treibstoff. Blue Origin bezeichnet BE-4 als den leistungsstärksten methanbetriebenen Motor der Welt.
Die ersten Prüfstandstests des BE-4 verliefen erfolglos. „Gestern haben wir auf einem unserer BE-4-Prüfstände eine Reihe von Testgeräten für das Kraftstoffsystem verloren“, sagte Blue Origin und fügte hinzu, dass der Vorfall keine Auswirkungen auf die Motorenentwicklung haben werde. Das Kraftstoffsystem umfasst eine Vielzahl von Turbopumpen und Ventilen, die das Kraftstoff-Oxidationsgemisch den Einspritzdüsen und Brennkammern eines Flüssigtreibstoff-Raketentriebwerks zuführen.
Das Unternehmen versprach, die Tests bald wieder aufzunehmen. Aus der von Blue Origin veröffentlichten Meldung geht, wie Ars Technica feststellt, das Ausmaß des Unfalls unklar, jedoch „die Tatsache, dass Blue Origin, ein relativ geheimes Unternehmen (im Vergleich zum gleichen SpaceX – ca. „Tapes.ru“) hat diese Informationen im Allgemeinen geteilt, sie sind indikativ.“ Höchstwahrscheinlich ist tatsächlich nichts Schlimmes passiert: Blue Origin verfügt über mindestens zwei Prüfstände, und das Unternehmen gab zuvor bekannt, dass es plant, drei funktionsfähige BE-4-Muster gleichzeitig zu erstellen.
Die Kosten des BE-4-Motors sind unbekannt. Blue Origin sagt dazu nichts, es sei aber darauf hingewiesen, dass das Unternehmen dazugehört Amerikanischer Milliardär, der Besitzer, der als fünfter gilt reichster Mann in der Welt (außer Mitgliedern königliche Familien und Staatsoberhäupter einzelner Staaten): Sein Vermögen wird auf 71,8 Milliarden US-Dollar geschätzt. Das wichtigste Kapital eines Absolventen
Blue Origin und ULA haben eine besondere Beziehung. Im Jahr 2015 wollte Aerojet Rocketdyne ULA für zwei Milliarden Dollar kaufen, wobei die RD-180 höchstwahrscheinlich durch die AR1 ersetzt würde. Die Situation wurde durch Blue Origin geändert, das eine Vereinbarung mit ULA zur Zusammenarbeit bei der Produktion des BE-4 unterzeichnete und tatsächlich die Initiative vom bewährten Aerojet Rocketdyne ergriff. Heute ist die BE-4 der wahrscheinlichste Kandidat für die Vulcan-Rakete, wobei die AR1 als Ersatzoption in Betracht gezogen wird. In jedem Fall wird AR1 Anwendung finden, es kann beispielsweise auf der ersten Stufe einer von Orbital ATK entwickelten schweren Rakete installiert werden.
Es wird erwartet, dass Vulcan in den 2020er Jahren bis zu zehn Starts pro Jahr durchführen kann. Der Träger soll modular aufgebaut sein und 12 Raketen mittlerer und schwerer Klasse mit unterschiedlichen Fähigkeiten zum Befördern einer Nutzlast in die Umlaufbahn umfassen. Die Triebwerke der ersten Stufe (BE-4 oder AR1) können nach der Landung mithilfe von Schutzschilden (um eine Überhitzung durch Reibung beim Fall durch die Atmosphäre zu verhindern) und Fallschirmen wiederverwendet werden. ULA plant, Standorte in Cape Canaveral in Florida oder auf der Vandenberg Air Force Base in Kalifornien als Raumhäfen für Vulcan zu nutzen. Der erste Start der Vulcan-Rakete, die die Atlas V durch die russische RD-180 ersetzen wird, ist für Ende 2019 geplant.
Tests des Be-4-Raketentriebwerks der amerikanischen Firma Blue Origin scheiterten. Es soll den russischen RD-180 ersetzen, der mit amerikanischen Atlas-V-Trägerraketen ausgerüstet ist. Sie wollen zwei Be-4 auf eine Rakete setzen schwere Hebekapazität Vulcan, das von der United Launch Alliance im Rahmen einer öffentlich-privaten Partnerschaft mit der US-Regierung entwickelt wird.
Laut Blue Origin ging an einem der Stände eine ganze Reihe von Testgeräten für das Kraftstoffsystem verloren. Twitter. Gleichzeitig versicherte das Unternehmen: Das sei im Test nichts Ungewöhnliches. Jedoch die Zeit läuft. Der Erststart von Vulcan ist für 2019 geplant. Und künftig soll Be-4 auf der schweren New Glenn installiert werden, die Weltraumtouristen an Bord nehmen soll. Es gibt zwar globale Pläne, aber die USA hatten für die erste Stufe kein Raketentriebwerk.
Im Jahr 2014 beschloss der US-Kongress aufgrund der Verschlechterung der amerikanisch-russischen Beziehungen, den russischen RD-180 aufzugeben und die Entwicklung eigener Analoga zu beschleunigen. Aber der Prozess ist offen gesagt ins Stocken geraten, und Daten von Mitte 2016 zufolge kauft Washington 18 weitere RD-180 aus Moskau.
Exportversion
Der russische Motor wurde Mitte der 90er Jahre entwickelt. basierend auf dem berühmten RD-170 – dem stärksten Antriebsmotor der Welt (20 Millionen PS oder 800 Tonnen). RD-180 hatte einen Schub von 400 Tonnen, was für den Start in die Umlaufbahn ausreichte Amerikanische Rakete"Atlas". Energomash gewann die Ausschreibung souverän.
Anders als sein Vorgänger verfügte der neue Motor nicht über vier, sondern über zwei Brennräume. Deshalb verbrauchte es nicht 2,5 Tonnen Treibstoff pro Sekunde, sondern weniger als eineinhalb. Der RD-180 erwies sich als sparsamer und gleichzeitig recht leistungsstark. Es ist kein Zufall, dass die Amerikaner es für ihre längsten Flüge wählten – zu Pluto (New Horizons), Jupiter (Juno), Mars (Mars Reconnaisance Orbiter).
Foto: Wikipedia
Der RD-180 wird noch immer bei Energomash produziert, insbesondere für Atlas-Raketen. Die Brennkammer dieses Motors ist übrigens die gleiche wie beim RD-170. Und die sowjetischen Ingenieure brauchten Jahrzehnte, um es zu schaffen. Laut RAS-Akademiker Boris Katorgin, der an dem Motor gearbeitet hat, ist das Design einzigartig. Bei einem Durchmesser von nur 38 Zentimetern verbrennen in der Kammer 0,6 Tonnen Treibstoff pro Sekunde (!). Außerdem ist die Kamera vor starken Wärmeströmen geschützt. Auch der Kühlmechanismus ist sorgfältig durchdacht. Bei Be-4 ist dieses Problem noch nicht gelöst. Andernfalls wäre das Prüfgerät nicht durchgebrannt.
Blaues Licht
Und das, obwohl die Amerikaner Millionen von Dollar für Prüfstände ausgeben müssen. Sie sind schon lange bei Energomash. Darüber hinaus können Sie in einer Druckkammer einen doppelt so leistungsstarken Motor testen – den gleichen RD-170.
Macht es für Blue Origin schwierig und neues Prinzip Motorbetrieb. BE-4 wird nicht wie der RD-180 mit Kerosin betrieben, sondern mit Flüssiggas Erdgas. Nach Angaben des Entwicklers werden durch den Einsatz von gasförmigem Kraftstoff keine teuren und aufwändigen Dichtungssysteme erforderlich sein. Außerdem bleibt beim Verbrennen des Gases kein Ruß zurück.
Und dennoch wird der BE-4 unter Berücksichtigung des gesamten Know-hows etwa halb so leistungsstark sein wie der RD-180. Daher ist geplant, bis zu sieben Triebwerke in die New Glenn-Rakete einzubauen. Aber wenn? An dieser Moment Getestet werden BE-4-Turbopumpen und Hauptventile. Vor zwei Jahren kam es während der Tests zu einer Explosion, als versucht wurde, den Motor auf volle Leistung zu bringen, was die Planungen für die Inbetriebnahme erheblich verzögerte. Das Unternehmen sagte, es werde die Tests im Laufe des Jahres 2017 fortsetzen. Der Erstflug ist nur noch zwei Jahre entfernt, aber Blue Origin hat noch nicht einmal bekannt gegeben, wo die BE-4 produziert werden soll. In der Pressemitteilung heißt es jedoch, dass es die günstigste aller verfügbaren Optionen sein wird.
