Samolot reaktywny. Obrotowe silniki detonacyjne - ekonomiczna perspektywa zasada działania i klasyfikacja silników odrzutowych

Ciekawy artykuł o przeszłości, teraźniejszości i przyszłości naszego przemysłu rakietowego oraz perspektywach lotów kosmicznych.

Twórca najlepszych na świecie silników rakietowych na paliwo ciekłe, akademik Boris Katorgin, wyjaśnia, dlaczego Amerykanie wciąż nie mogą powtórzyć naszych osiągnięć w tej dziedzinie i jak utrzymać przewagę Sowietów w przyszłości.

21 czerwca 2012 roku na Forum Ekonomicznym w Petersburgu zostali nagrodzeni laureaci Global Energy Prize. Autorytatywna komisja ekspertów branżowych z różnych krajów wybrała trzy wnioski z 639 nadesłanych i wskazała zwycięzców nagrody 2012, która jest już potocznie nazywana „Nagrodą Nobla dla Energetyków”. W rezultacie 33 miliony rubli premium podzielił w tym roku słynny wynalazca z Wielkiej Brytanii, profesor RodneyJanAllam oraz dwóch naszych wybitnych naukowców - akademików Rosyjskiej Akademii Nauk BorysKatorgin oraz WaleryKostiuk.

Wszystkie trzy związane są z tworzeniem technologii kriogenicznej, badaniem właściwości produktów kriogenicznych i ich zastosowaniem w różnych elektrowniach. Akademik Boris Katorgin został nagrodzony „za opracowanie wysokowydajnych silników rakietowych na paliwo ciekłe zasilane paliwami kriogenicznymi, które zapewniają niezawodne działanie systemów kosmicznych o wysokich parametrach energetycznych dla pokojowego wykorzystania przestrzeni kosmicznej”. Przy bezpośrednim udziale Katorgina, który ponad pięćdziesiąt lat poświęcił przedsiębiorstwu OKB-456, znanemu obecnie jako NPO Energomash, powstały silniki rakietowe na paliwo ciekłe (LRE), których osiągi wciąż uważane są za najlepsze na świecie. Sam Katorgin zajmował się opracowywaniem schematów organizacji procesu pracy w silnikach, tworzeniem mieszanki składników paliwowych i eliminacją pulsacji w komorze spalania. Znane są również jego fundamentalne prace nad jądrowymi silnikami rakietowymi (NRE) o wysokim impulsie właściwym oraz osiągnięcia w dziedzinie tworzenia potężnych ciągłych laserów chemicznych.

W najtrudniejszych czasach dla rosyjskich organizacji intensywnie zajmujących się nauką, w latach 1991-2009, Boris Katorgin kierował NPO Energomash, łącząc stanowiska dyrektora generalnego i generalnego projektanta, i zdołał nie tylko utrzymać firmę, ale także stworzyć szereg nowych silniki. Brak wewnętrznego zamówienia na silniki zmusił Katorgin do poszukiwania klienta na rynku zewnętrznym. Jednym z nowych silników był RD-180, opracowany w 1995 roku specjalnie na potrzeby udziału w przetargu zorganizowanym przez amerykańską korporację Lockheed Martin, która wybrała silnik na paliwo płynne do modernizowanej wówczas rakiety Atlas. W rezultacie NPO Energomash podpisał kontrakt na dostawę 101 silników, a do początku 2012 roku dostarczył już ponad 60 silników rakietowych do Stanów Zjednoczonych, z których 35 z powodzeniem eksploatowano na Atlasie podczas wystrzeliwania satelitów do różnych celów .

Przed przyznaniem nagrody „Ekspert” rozmawiał z naukowcem Borisem Katorginem o stanie i perspektywach rozwoju silników rakietowych na paliwo ciekłe i dowiedział się, dlaczego silniki oparte na rozwiązaniach sprzed czterdziestu lat są nadal uważane za innowacyjne, a RD-180 może nie mogą być odtwarzane w amerykańskich fabrykach.

— Borys Iwanowicz, v Jak dokładnie Twój zasługa v tworzenie domowy płyn reaktywny silniki, oraz teraz uważany za najlepszy v świat?

- Aby wyjaśnić to laikowi, prawdopodobnie potrzebujesz specjalnej umiejętności. Dla silników rakietowych na paliwo ciekłe opracowałem komory spalania, generatory gazu; ogólnie nadzorował tworzenie samych silników do pokojowej eksploracji kosmosu. (W komorach spalania paliwo i utleniacz są mieszane i spalane, powstaje objętość gorących gazów, które następnie wyrzucane przez dysze wytwarzają rzeczywisty ciąg strumienia; generatory gazu również spalają mieszankę paliwową, ale już dla działanie turbopomp, które pod ogromnym ciśnieniem pompują paliwo i utleniacz do tej samej komory spalania. — « Ekspert".)

— Ty mówić O spokojna asymilacja przestrzeń, Chociaż oczywiście, Co wszystko silniki pchnięcie z kilka dziesiątki do 800 mnóstwo, który zostały stworzone v Organizacja pozarządowa " Energomasz ”, przeznaczony przed Całkowity dla wojskowy wymagania.

- Nie musieliśmy zrzucać ani jednej bomby atomowej, nie dostarczyliśmy do celu naszych rakiet ani jednego ładunku nuklearnego i dzięki Bogu. Wszystkie wydarzenia wojskowe szły w pokojową przestrzeń. Możemy być dumni z ogromnego wkładu naszej technologii rakietowej i kosmicznej w rozwój ludzkiej cywilizacji. Dzięki astronautyce powstały całe klastry technologiczne: nawigacja kosmiczna, telekomunikacja, telewizja satelitarna, systemy czujnikowe.

— Silnik dla międzykontynentalny balistyczny rakiety P-9, nad który ty pracował, po Poloz sie v podstawa trochę czy nie całość nasz załogowy programy.

- Jeszcze pod koniec lat 50. prowadziłem prace obliczeniowe i eksperymentalne nad poprawą formowania mieszanki w komorach spalania silnika RD-111, który był przeznaczony do tej właśnie rakiety. Wyniki prac są nadal wykorzystywane w zmodyfikowanych silnikach RD-107 i RD-108 do tej samej rakiety Sojuz, wykonano na nich około dwóch tysięcy lotów kosmicznych, w tym wszystkie programy załogowe.

— Dwa roku plecy ja jestem wzięła wywiad w Twój jego koledzy, laureat " Globalny energia " akademicki Aleksandra Leontiew. V rozmowa O Zamknięte dla szeroki publiczność specjaliści, z kim Leontijew ja gdy- następnie było, on wzmiankowany Witalij Ievleva, także wiele kto zrobił dla nasz przestrzeń przemysł.

- Utajniono wielu naukowców, którzy pracowali dla przemysłu obronnego - to fakt. Wiele zostało odtajnionych – to też jest fakt. Bardzo dobrze znam Aleksandra Iwanowicza: pracował nad stworzeniem metod obliczeniowych i metod chłodzenia komór spalania różnych silników rakietowych. Rozwiązanie tego problemu technologicznego nie było łatwe, zwłaszcza gdy zaczęliśmy maksymalnie wyciskać energię chemiczną mieszanki paliwowej w celu uzyskania maksymalnego impulsu właściwego, zwiększając m.in. ciśnienie w komorach spalania do 250 atmosfer . Weźmy nasz najmocniejszy silnik - RD-170. Zużycie paliwa z utleniaczem - naftą z ciekłym tlenem przepływającym przez silnik - 2,5 tony na sekundę. Przepływa w nim ciepło sięgające 50 megawatów na metr kwadratowy - to ogromna energia. Temperatura w komorze spalania wynosi 3,5 tys. stopni Celsjusza. Konieczne było wymyślenie specjalnego chłodzenia komory spalania, aby mogła pracować obliczona i wytrzymać głowicę termiczną. Aleksander Iwanowicz właśnie to zrobił i muszę powiedzieć, że wykonał świetną robotę. Witalij Michajłowicz Iewlew - członek korespondent Rosyjskiej Akademii Nauk, doktor nauk technicznych, profesor, który niestety dość wcześnie zmarł, - był naukowcem o najszerszym profilu, posiadał encyklopedyczną erudycję. Podobnie jak Leontiev, dużo pracował nad metodologią obliczania wysoko naprężonych struktur termicznych. Ich praca gdzieś się przecinała, gdzieś zostały zintegrowane, w wyniku czego uzyskano doskonałą metodę, dzięki której można obliczyć intensywność cieplną dowolnych komór spalania; teraz, być może, używając go, każdy uczeń może to zrobić. Ponadto Witalij Michajłowicz brał czynny udział w rozwoju jądrowych, plazmowych silników rakietowych. Tutaj nasze zainteresowania przecinały się w latach, kiedy Energomash robił to samo.

— V nasz rozmowa z Leontijew my dotknięty temat sprzedaż energomashevsky silniki RD-180 v USA, oraz Aleksandra Iwanowicz powiedział, Co w dużo ten silnik - wynik rozwój, który był zrobiony Jak pewnego razu w tworzenie RD-170, oraz v Co- następnie sens jego połowa. Co to jest - naprawdę wynik odwrócić skalowanie?

- Każdy silnik w nowym wymiarze to oczywiście nowa aparatura. RD-180 o ciągu 400 ton jest w rzeczywistości o połowę mniejszy od RD-170 o ciągu 800 ton. RD-191, zaprojektowany dla naszej nowej rakiety Angara, ma ciąg 200 ton. Co te silniki mają wspólnego? Wszystkie mają jedną turbopompę, ale RD-170 ma cztery komory spalania, „amerykański” RD-180 ma dwie, a RD-191 jedną. Każdy silnik potrzebuje własnej turbopompy - w końcu jeśli jednokomorowy RD-170 zużywa około 2,5 tony paliwa na sekundę, do czego opracowano turbopompę o mocy 180 tysięcy kilowatów, czyli ponad dwa razy wyższa niż np. moc reaktora atomowego lodołamacza „Arktika” , to dwukomorowy RD-180 - tylko połowa, 1,2 tony. W rozwoju pomp turbodoładowanych do RD-180 i RD-191 uczestniczyłem bezpośrednio i jednocześnie kierowałem tworzeniem tych silników jako całości.

— Kamera spalanie, znaczy, na ze wszystkich tych silniki jeden oraz że To samo, tylko numer ich Inne?

- Tak i to jest nasze główne osiągnięcie. W jednej takiej komorze o średnicy zaledwie 380 milimetrów spala się nieco ponad 0,6 tony paliwa na sekundę. Bez przesady ten aparat jest wyjątkowym sprzętem odpornym na wysokie temperatury ze specjalnymi paskami, które chronią przed silnymi przepływami ciepła. Ochrona jest realizowana nie tylko dzięki zewnętrznemu chłodzeniu ścian komory, ale także dzięki pomysłowej metodzie „wykładania” na nich filmu paliwowego, który odparowuje i chłodzi ścianę. Na bazie tej wybitnej kamery, która nie ma sobie równych na świecie, produkujemy nasze najlepsze silniki: RD-170 i RD-171 dla Energii i Zenit, RD-180 dla amerykańskiego Atlasa i RD-191 dla nowego rosyjskiego pocisku „Angara”.

— « Angara ” powinnam było wymienić " Proton- M " już kilka lat plecy, ale twórcy rakiety w obliczu z poważny problemy pierwszy lot próby wielokrotnie odłożony oraz projekt lubić zrobiłbym trwa poślizg.

- Naprawdę były problemy. Podjęto decyzję o wystrzeleniu rakiety w 2013 roku. Specyfiką Angary jest to, że na podstawie jej uniwersalnych modułów rakietowych możliwe jest stworzenie całej rodziny rakiet nośnych o ładowności od 2,5 do 25 ton, aby wystrzelić ładunek na niską orbitę okołoziemską na podstawie Uniwersalny silnik tlenowo-naftowy RD-191. Angara-1 ma jeden silnik, Angara-3 - trzy o łącznym ciągu 600 ton, Angara-5 będzie miała 1000 ton ciągu, czyli będzie mogła umieścić na orbicie więcej ładunku niż Proton. Ponadto zamiast bardzo toksycznego heptylu, który spala się w silnikach Proton, stosujemy paliwo przyjazne dla środowiska, po którym pozostaje tylko woda i dwutlenek węgla.

— Jak stało się, Co że to samo RD-170, który został stworzony już v połowa 1970- NS, przed te odkąd pozostaje, na głównie innowacyjny produkt, a jego technologie są używane v jakość podstawowy dla Nowy Silnik rakietowy?

- Podobna historia miała miejsce z samolotem stworzonym po II wojnie światowej przez Władimira Michajłowicza Miasiszczewa (strategiczny bombowiec dalekiego zasięgu serii M, opracowany przez moskiewski OKB-23 z lat 50.). « Ekspert"). Pod wieloma względami samolot wyprzedził swoje czasy o trzydzieści lat, a elementy jego konstrukcji zostały następnie zapożyczone przez innych producentów samolotów. Tak jest tutaj: w RD-170 pojawiło się wiele nowych elementów, materiałów, rozwiązań konstrukcyjnych. Według moich szacunków nie starzeją się one jeszcze przez kilkadziesiąt lat. To przede wszystkim zasługa założyciela NPO Energomash i jego generalnego projektanta Walentina Pietrowicza Głuszko i członka korespondenta Rosyjskiej Akademii Nauk Witalija Pietrowicza Radowskiego, który kierował firmą po śmierci Głuszki. (Należy zauważyć, że najlepsze na świecie właściwości energetyczne i operacyjne RD-170 są w dużej mierze zasługą rozwiązania problemu tłumienia niestabilności spalania o wysokiej częstotliwości przez Katorgina poprzez opracowanie przegród antypulsacyjnych w tej samej komorze spalania. « Ekspert".) A silnik pierwszego stopnia RD-253 do rakiety Proton? Wprowadzony w 1965 roku, jest tak doskonały, że nikt go jeszcze nie prześcignął. W ten sposób Glushko nauczył projektować - na granicy możliwości i zawsze powyżej średniej światowej. Trzeba też pamiętać o innej rzeczy: kraj zainwestował w swoją technologiczną przyszłość. Jak było w Związku Radzieckim? Ministerstwo Ogólnego Budowy Maszyn, które w szczególności zajmowało się przestrzenią kosmiczną i rakietami, przeznaczyło 22% swojego ogromnego budżetu na same badania i rozwój – we wszystkich obszarach, w tym napędzie. Obecnie fundusze na badania są znacznie mniejsze, a to wiele mówi.

— Nie znaczy czy osiągnięcie przez te Silnik rakietowy Niektóre doskonały cechy, Ponadto Stało się to jest pół wieku plecy, Co pocisk silnik z chemiczny źródło energia v Co- następnie sens przestarzały ja: główny odkrycia zrobiony oraz v Nowy pokolenia Silnik rakietowy, teraz przemówienie wchodzi szybciej O Więc nazywa wspierający innowacja?

- Zdecydowanie nie. Silniki rakietowe na paliwo ciekłe są poszukiwane i będą poszukiwane przez bardzo długi czas, ponieważ żadna inna technologia nie jest w stanie bardziej niezawodnie i ekonomicznie podnieść ładunku z Ziemi i umieścić go na niskiej orbicie okołoziemskiej. Są bezpieczne z punktu widzenia ochrony środowiska, zwłaszcza te, które działają na ciekły tlen i naftę. Ale w przypadku lotów do gwiazd i innych galaktyk silniki rakietowe na paliwo ciekłe są oczywiście całkowicie nieodpowiednie. Masa całej metagalaktyki wynosi 1056 gramów. Aby przyspieszyć silnik rakietowy na paliwo ciekłe do co najmniej jednej czwartej prędkości światła, potrzebna jest absolutnie niewiarygodna ilość paliwa - 103 200 gramów, więc nawet myślenie o tym jest głupie. Silnik na paliwo ciekłe ma swoją własną niszę - silniki podtrzymujące. Na silnikach płynnych można rozpędzić lotniskowiec do drugiej prędkości kosmicznej, polecieć na Marsa i to wszystko.

— Następny scena - jądrowy pocisk silniki?

- Oczywiście. Nie wiadomo, czy doczekamy pewnych etapów, ale wiele zrobiono w celu opracowania silnika rakietowego o napędzie atomowym już w czasach sowieckich. Teraz pod kierownictwem Centrum Keldysh, kierowanego przez akademika Anatolija Sazonowicza Korotejewa, opracowywany jest tzw. moduł transportowo-energetyczny. Projektanci doszli do wniosku, że możliwe jest stworzenie reaktora jądrowego chłodzonego gazem, który byłby mniej stresujący niż w ZSRR, który będzie działał zarówno jako elektrownia, jak i źródło energii dla silników plazmowych podczas podróży w kosmosie . Taki reaktor jest obecnie projektowany w NIKIECIE im. N. A. Dollezhala pod kierownictwem członka korespondenta Rosyjskiej Akademii Nauk Jurija Dragunowa. W projekcie uczestniczy również kaliningradzkie biuro projektowe „Fakel”, w którym powstają elektryczne silniki napędowe. Podobnie jak w czasach sowieckich, nie obejdzie się bez Biura Projektowego Automatyki Chemicznej Woroneża, gdzie będą produkowane turbiny gazowe i sprężarki w celu napędzania chłodziwa - mieszanki gazowej - po obwodzie zamkniętym.

— A podczas lećmy na Silnik rakietowy?

- Oczywiście i wyraźnie widzimy perspektywy dalszego rozwoju tych silników. Są zadania taktyczne, długofalowe, tu nie ma granic: wprowadzenie nowych, bardziej żaroodpornych powłok, nowych materiałów kompozytowych, zmniejszenie masy silników, zwiększenie ich niezawodności, uproszczenie sterowania schemat. Można wprowadzić szereg elementów, aby lepiej kontrolować zużycie części i inne procesy zachodzące w silniku. Są zadania strategiczne: np. opracowanie skroplonego metanu i acetylenu jako paliwa wraz z amoniakiem lub paliwem trójskładnikowym. NPO Energomash opracowuje silnik trójkomponentowy. Taki silnik rakietowy na paliwo ciekłe mógłby być używany jako silnik zarówno dla pierwszego, jak i drugiego stopnia. W pierwszym etapie wykorzystuje dobrze dopracowane składniki: tlen, płynną naftę, a jeśli dodasz o około pięć procent więcej wodoru, to impuls właściwy znacznie wzrośnie - jedna z głównych charakterystyk energetycznych silnika, co oznacza większą ładowność można wysłać w kosmos. W pierwszym etapie powstaje cała nafta z dodatkiem wodoru, aw drugim ten sam silnik przechodzi z pracy na paliwie trójskładnikowym na paliwo dwuskładnikowe – wodór i tlen.

Stworzyliśmy już eksperymentalny silnik, choć o niewielkich wymiarach i ciągu zaledwie około 7 ton, przeprowadziliśmy 44 próby, wykonaliśmy pełnowymiarowe elementy mieszające w dyszach, w generatorze gazu, w komorze spalania i dowiedzieliśmy się, że możesz najpierw pracować na trzech komponentach, a następnie płynnie przełączyć się na dwa. Wszystko się układa, osiąga się wysoką sprawność spalania, ale żeby iść dalej potrzebna jest większa próbka, trzeba dopracować ławki, aby wprowadzić do spalania komponenty, które będziemy używać w prawdziwym silniku komora: ciekły wodór i tlen, a także nafta. Myślę, że to bardzo obiecujący kierunek i duży krok naprzód. I mam nadzieję, że będę miał czas na zrobienie czegoś w ciągu mojego życia.

— Dlaczego Amerykanie, otrzymawszy Prawidłowy na reprodukcja RD-180, nie maj robić jego już wiele lat?

- Amerykanie są bardzo pragmatyczni. W latach 90. już na samym początku współpracy z nami zdali sobie sprawę, że w energetyce jesteśmy daleko przed nimi i musimy te technologie przejąć od nas. Na przykład nasz silnik RD-170 za jednym startem, dzięki wyższemu impulsowi właściwemu, mógł zabrać ładowność o dwie tony więcej niż ich najmocniejszy F-1, co oznaczało w tym czasie 20 milionów dolarów zysku. Ogłosili konkurs na 400-tonowy silnik do swoich Atlasów, który wygrał nasz RD-180. Wtedy Amerykanie pomyśleli, że zaczną z nami współpracować, a za cztery lata wezmą nasze technologie i sami je odtworzą. Powiedziałem im od razu: wydacie ponad miliard dolarów i dziesięć lat. Minęły cztery lata i mówią: tak, potrzeba sześciu lat. Minęło więcej lat, mówią: nie, potrzebujemy kolejnych ośmiu lat. Minęło siedemnaście lat, a oni nie odtworzyli ani jednego silnika. Potrzebują teraz miliardów dolarów na sam sprzęt stołowy. W Energomash mamy stoiska, na których ten sam silnik RD-170 można przetestować w komorze ciśnieniowej, której moc odrzutowa sięga 27 milionów kilowatów.

— JA JESTEM nie przesłyszany - 27 gigawat? to jeszcze przyjęty moc ze wszystkich EJ" Rosatom ”.

- Dwadzieścia siedem gigawatów to moc odrzutowca, która rozwija się w stosunkowo krótkim czasie. Podczas testów na stoisku energia strumienia jest najpierw gaszona w specjalnym basenie, a następnie w rurze dyfuzyjnej o średnicy 16 metrów i wysokości 100 metrów. Zbudowanie takiego stoiska, które może pomieścić silnik generujący taką moc, kosztuje dużo pieniędzy. Amerykanie zrezygnowali z tego i zabierają gotowy produkt. W efekcie nie sprzedajemy surowców, ale produkt o ogromnej wartości dodanej, w który inwestuje się wysoce intelektualną pracę. Niestety w Rosji jest to rzadki przykład tak dużej sprzedaży zaawansowanych technologii za granicę. Ale to dowodzi, że przy poprawnym sformułowaniu pytania jesteśmy w stanie wiele.

— Borys Iwanowicz, Co niezbędny robić, do nie przegrać szanse, zwerbowany radziecki pocisk budowa silnika? Prawdopodobnie, z wyjątkiem brak finansowanie R & D bardzo bolesny oraz inny problem - personel?

- Aby utrzymać się na światowym rynku, trzeba cały czas iść do przodu, tworzyć nowe produkty. Podobno do końca nas przyciśnięto i uderzył grzmot. Ale państwo musi zdać sobie sprawę, że bez nowych rozwiązań znajdzie się na peryferiach rynku światowego, a dziś, w tym przejściowym okresie, kiedy jeszcze nie dojrzeliśmy do normalnego kapitalizmu, musi przede wszystkim inwestować w nowe... Stan. Następnie możesz przekazać rozwój w celu wydania serii prywatnej firmie na warunkach korzystnych zarówno dla państwa, jak i dla biznesu. Nie wierzę, że nie da się wymyślić rozsądnych metod tworzenia czegoś nowego, bez nich nie ma sensu mówić o rozwoju i innowacjach.

Jest personel. Jestem kierownikiem działu w Moskiewskim Instytucie Lotniczym, gdzie szkolimy zarówno specjalistów od silników, jak i specjalistów od laserów. Chłopaki są mądrzy, chcą robić biznes, którego się uczą, ale trzeba im dać normalny początkowy impuls, żeby nie wyszli, jak wiele osób teraz, z pisaniem programów do dystrybucji towarów w sklepach. Do tego konieczne jest stworzenie odpowiedniego środowiska laboratoryjnego, aby dać przyzwoitą pensję. Zbuduj prawidłową strukturę interakcji między nauką a Ministerstwem Edukacji. Ta sama Akademia Nauk rozwiązuje wiele zagadnień związanych ze szkoleniem personelu. Rzeczywiście, wśród obecnych członków akademii, członków korespondentów, jest wielu specjalistów, którzy zarządzają przedsiębiorstwami high-tech i instytutami badawczymi, potężnymi biurami projektowymi. Są bezpośrednio zainteresowani wydziałami przypisanymi do ich organizacji, aby wychować niezbędnych specjalistów w dziedzinie technologii, fizyki, chemii, aby natychmiast otrzymali nie tylko wyspecjalizowanego absolwenta uczelni, ale gotowego specjalistę z pewnym życiowym i naukowym i doświadczenie techniczne. Zawsze tak było: najlepsi specjaliści urodzili się w instytutach i przedsiębiorstwach, w których istniały wydziały edukacyjne. W Energomash iw NPO Ławoczkin mamy wydziały oddziału Moskiewskiego Instytutu Lotniczego „Kometa”, którym kieruję. Istnieją stare kadry, które mogą przekazać to doświadczenie młodym. Ale czasu pozostało bardzo mało, a straty będą nieodwracalne: aby po prostu wrócić do obecnego poziomu, trzeba będzie włożyć znacznie więcej wysiłku, niż jest to potrzebne dzisiaj, aby go utrzymać.

A oto kilka całkiem świeżych wiadomości:

Opcja (zezwolenie) na dostawę określonej liczby silników do 2020 roku została zawarta z amerykańską korporacją Orbital Sciences, produkującą satelity i pojazdy nośne, oraz Aerojet, jednym z największych producentów silników rakietowych w Stanach Zjednoczonych... Jest to umowa przedwstępna, ponieważ umowa opcyjna oznacza prawo, ale nie obowiązek kupującego do dokonania zakupu na z góry ustalonych warunkach. Dwa zmodyfikowane silniki NK-33 są wykorzystywane w pierwszym etapie rakiety nośnej Antares (nazwa projektu Taurus-2) opracowanej w USA w ramach kontraktu z NASA. Przewoźnik jest przeznaczony do dostarczania ładunku do ISS. Jego pierwsze uruchomienie planowane jest na 2013 rok. Silnik NK-33 został opracowany dla rakiety nośnej N1, która miała dostarczać radzieckich kosmonautów na Księżyc.

Było też coś na blogu i dość kontrowersyjne informacje opisujące

Oryginalny artykuł jest na stronie InfoGlaz.rf Link do artykułu, z którego powstała ta kopia, jest

W naszych czasach prawie nie pozostała ani jedna osoba, która nie znałaby się na samolotach odrzutowych i nie latała na nich. Ale niewiele osób wie, przez jaką trudną drogę musieli przejść inżynierowie z całego świata, aby osiągnąć takie wyniki. Jeszcze mniej osób wie dokładnie, czym są współczesne samoloty odrzutowe i jak działają. Samoloty odrzutowe to zaawansowane, potężne statki pasażerskie lub wojskowe napędzane silnikiem odrzutowym. Główną cechą samolotu odrzutowego jest jego niesamowita prędkość, co korzystnie odróżnia mechanizm napędowy od przestarzałego śmigłowego.

W języku angielskim słowo „jet” brzmi jak „jet”. Słysząc to, od razu pojawiają się myśli związane z jakąkolwiek reakcją i wcale nie jest to utlenianie paliwa, ponieważ taki układ napędowy jest akceptowalny w samochodach z gaźnikami. Jeśli chodzi o samoloty pasażerskie i samoloty wojskowe, zasada ich działania przypomina nieco start rakiety: ciało fizyczne reaguje na wyrzucony potężny strumień gazu, w wyniku czego porusza się w przeciwnym kierunku. To jest podstawowa zasada samolotów odrzutowych. Również ważną rolę w działaniu mechanizmu wprawiającego w ruch tak dużą maszynę odgrywają właściwości aerodynamiczne, profil skrzydeł, rodzaj silnika (pulsujący, przepływowy, cieczowy itp.), obwód.

Pierwsze próby stworzenia samolotu odrzutowego

Poszukiwanie mocniejszego i szybszego silnika dla wojska, a w przyszłości i cywilny samolot rozpoczął działalność w 1910 roku. Za podstawę przyjęto badania rakietowe minionych stuleci, które szczegółowo opisały zastosowanie prochowych przyspieszaczy, które mogły znacznie skrócić długość dopalacza i rozbiegu. Głównym konstruktorem był rumuński inżynier Anri Coanda, który stworzył samolot oparty na silniku tłokowym.

Co odróżniało pierwszy samolot odrzutowy z 1910 roku od ówczesnych standardowych modeli? Główną różnicą była obecność sprężarki łopatkowej, która odpowiada za wprawienie samolotu w ruch. Samolot Coanda był pierwszą, ale bardzo nieudaną próbą stworzenia samolotu z silnikiem odrzutowym. W trakcie dalszych testów urządzenie wypaliło się, co potwierdziło niesprawność konstrukcji.

Kolejne badania zidentyfikowały możliwe przyczyny niepowodzenia:

1. Zła lokalizacja silnika. Ze względu na to, że znajdował się w przedniej części konstrukcji, zagrożenie życia pilota było bardzo duże, ponieważ spaliny po prostu nie pozwalałyby normalnie oddychać osobie i powodowałyby uduszenie;
2. Emitowany płomień uderzył bezpośrednio w ogon samolotu, co mogło doprowadzić do pożaru w tym obszarze, pożaru i upadku samolotu.

Pomimo całkowitego fiaska Henri Coanda twierdził, że to on był właścicielem pierwszych udanych pomysłów dotyczących silnika odrzutowego do samolotów. W rzeczywistości pierwsze udane modele powstały tuż przed wybuchem II wojny światowej, w latach 30-40 XX wieku. Po pracy nad błędami inżynierowie z Niemiec, USA, Anglii, ZSRR stworzyli samoloty, które w żaden sposób nie zagrażały życiu pilota, a sama konstrukcja została wykonana ze stali żaroodpornej, dzięki czemu kadłub był niezawodnie chroniony przed jakiekolwiek uszkodzenie.

Suplement włoskie informacje. Inżyniera z Anglii można słusznie nazwać odkrywcą silnika odrzutowego.–Frank Whitl, który zaproponował pierwsze pomysły, a na końcu otrzymał na nie swój patent XIX wiek.

Początek tworzenia samolotów w ZSRR

Po raz pierwszy zaczęli mówić o rozwoju silnika odrzutowego w Rosji na początku XX wieku. Teorię stworzenia potężnych samolotów zdolnych do rozwijania prędkości naddźwiękowej przedstawił słynny rosyjski naukowiec K.E. Ciołkowski. Utalentowany projektant A.M. Lyulka zdołał wprowadzić ten pomysł w życie. To on zaprojektował pierwszy radziecki samolot odrzutowy napędzany silnikiem turboodrzutowym.

Inżynier powiedział, że ta konstrukcja może rozwinąć niespotykaną jak na tamte czasy prędkość do 900 km/h. Mimo fantastycznego charakteru propozycji i braku doświadczenia młodego projektanta, projekt podjęli się inżynierowie ZSRR. Pierwszy samolot był prawie gotowy, ale w 1941 r. Rozpoczęły się działania wojenne, cały zespół konstruktorów, w tym Arkhip Michajłowicz, został zmuszony do rozpoczęcia prac nad silnikami czołgowymi. To samo biuro z całym rozwojem lotnictwa zostało wywiezione w głąb ZSRR.

Na szczęście A.M. Lyulka nie był jedynym inżynierem, który marzył o stworzeniu samolotu z silnikiem odrzutowym. Nowe pomysły na stworzenie myśliwca przechwytującego, którego lot zapewniłby silnik typu płynnego, zaproponowali projektanci A.Ya.Bereznyak i A.M. Isaev, którzy pracują w Biurze Inżynieryjnym Bolchovitinowa. Projekt został zatwierdzony, więc twórcy wkrótce rozpoczęli prace nad stworzeniem myśliwca BI-1, który pomimo wojny został zbudowany. Pierwsze testy nad myśliwcem rakietowym rozpoczęły się 15 maja 1942 r., Na czele stał odważny i odważny pilot doświadczalny E.Ya.Bakhchivandzhi. Testy wypadły pomyślnie, ale były kontynuowane przez następny rok. Demonstrując maksymalną prędkość 800 km/h, samolot stał się niekontrolowany i rozbił się. Stało się to pod koniec 1943 roku. Pilotowi nie udało się przeżyć, a testy przerwano. W tym czasie kraje III Rzeszy były aktywnie zaangażowane w rozwój i podniosły w powietrze więcej niż jeden samolot odrzutowy, więc ZSRR wiele stracił na froncie powietrznym i okazał się całkowicie nieprzygotowany.

Niemcy – kraj pierwszych odrzutowców

Pierwsze samoloty odrzutowe zostały opracowane przez niemieckich inżynierów. Tworzenie projektów i produkcja odbywały się potajemnie w zamaskowanych fabrykach zlokalizowanych w głębokich leśnych zaroślach, więc to odkrycie było dla świata swego rodzaju niespodzianką. Hitler marzył o zostaniu władcą świata, więc zaangażował najlepszych projektantów w Niemczech do stworzenia najpotężniejszej broni, w tym szybkich samolotów odrzutowych. Były oczywiście zarówno porażki, jak i udane projekty.

Najbardziej udanym z nich był pierwszy niemiecki odrzutowiec, Messer-schmitt Me-262 (Messerschmitt-262), zwany także Sturmvogel.

Samolot ten jako pierwszy na świecie przeszedł pomyślnie wszystkie testy, wystartował swobodnie, a następnie zaczął być masowo produkowany. Wielki „niszczyciel wrogów III Rzeszy „Miał następujące cechy:

• Urządzenie miało dwa silniki turboodrzutowe;
• Na dziobie samolotu znajdował się radar;
• Maksymalna prędkość samolotu osiągnęła 900 km / h, podczas gdy instrukcje wskazywały, że bardzo niepożądane jest doprowadzanie statków do takich prędkości, ponieważ utracono kontrolę nad kontrolą, a samochód zaczął gwałtownie nurkować w powietrzu.

Dzięki tym wszystkim wskaźnikom i cechom konstrukcyjnym pierwszy samolot odrzutowy "Messerschmitt-262" działał jako skuteczny środek walki z samolotami alianckimi, wysokogórskimi "B-17", nazywanymi "latającymi fortecami". Sturmofogels były szybsze, więc były „wolnym polowaniem” na samoloty ZSRR, które były wyposażone w silniki tłokowe.

Interesujący fakt. Adolf Hitler był tak fanatyczny w swoim pragnieniu dominacji nad światem, że własnymi rękami zmniejszył skuteczność Messer-schmitt Me-262. Faktem jest, że konstrukcja została pierwotnie zaprojektowana jako myśliwiec, ale pod kierunkiem władcy Niemiec, został przerobiony na bombowiec, z tego powodu moc silnika nie została w pełni ujawniona.

Ten kierunek działań zupełnie nie odpowiadał władzom sowieckim, więc rozpoczęto prace nad stworzeniem nowych modeli samolotów, które mogłyby konkurować z pojazdami niemieckimi. Do pracy zabrali się najbardziej utalentowani inżynierowie A.I. Mikoyan i PO Sukhoi. Główną ideą było dodanie dodatkowego silnika tłokowego autorstwa K.V. Kholshchevnikova, który zapewniłby myśliwcowi przyspieszenie we właściwym czasie. Silnik nie był zbyt mocny, więc pracował nie dłużej niż 5 minut, z tego powodu jego funkcją było przyspieszanie, a nie stała praca przez cały lot.

Nowe twory rosyjskiego przemysłu lotniczego nie mogły pomóc w rozwiązaniu wojny. Mimo to superpotężny niemiecki samolot Me-262 nie pomógł Hitlerowi odwrócić biegu wydarzeń wojskowych na jego korzyść. Radzieccy piloci zademonstrowali swoje umiejętności i zwycięstwo nad wrogiem nawet na konwencjonalnych statkach tłokowych. W okresie powojennym rosyjscy projektanci stworzyli następujące samoloty odrzutowe ZSRR: , które później stały się prototypami nowoczesnych samolotów pasażerskich:

• I-250, lepiej znany jako legendarny MiG-13, to myśliwiec, nad którym pracował AI Mikojan. Pierwszy lot wykonano w marcu 1945 roku, w tym czasie samochód pokazywał rekordowy wskaźnik prędkości, osiągając 820 km/h;

• Nieco później, a mianowicie w kwietniu 1945 roku, po raz pierwszy w niebo wzbił się samolot odrzutowy, wznoszący się i wspierający lot dzięki silnikowi odrzutowemu i silnikowi tłokowemu, który znajdował się w części ogonowej konstrukcji , PO Suchoj "Su-5". Wskaźniki prędkości nie były niższe niż u poprzednika i przekraczały 800 km/h;
• Innowacją inżynierii i budowy samolotów w 1945 roku był silnik strumieniowy RD-1. Po raz pierwszy zastosowano go w modelu samolotu zaprojektowanego przez P.O.Sukhoi - „Su-7”, który został również wyposażony w silnik tłokowy, który pełni główną funkcję pchania, jazdy. Testerem nowego samolotu został G. Komarow. W pierwszym teście zauważono, że dodatkowy silnik zwiększył wskaźnik średniej prędkości o 115 km/h – to było wielkie osiągnięcie. Pomimo dobrych wyników, silnik RD-1 stał się prawdziwym problemem dla radzieckich producentów samolotów. Podobne samoloty wyposażone w ten model silnika odrzutowego - "Jak-3" i "Ł-7R", na których pracowali inżynierowie S.A. Ławoczkin i A.S. Jakowlew, rozbiły się podczas testu z powodu stale pojawiającej się awarii silnika;
• Po zakończeniu wojny i klęsce nazistowskich Niemiec Związek Radziecki otrzymał jako trofea niemieckie samoloty z silnikami odrzutowymi „JUMO-004” i „BMW-003”. Wtedy projektanci zdali sobie sprawę, że rzeczywiście są kilka kroków w tyle. Wśród inżynierów silniki nazwano „RD-10” i „RD-20”, na ich podstawie powstały pierwsze samolotowe silniki odrzutowe, nad którymi pracowali A.M. Lyulka, A.A.Mikulin, V.Ya.Klimov. W tym samym czasie PO Sukhoi opracowywał potężny dwusilnikowy samolot wyposażony w dwa silniki RD-10 umieszczone bezpośrednio pod skrzydłami samolotu. Myśliwiec przechwytujący został nazwany SU-9. Wadę takiego układu silników można uznać za silny opór podczas lotu. Zaletą jest doskonały dostęp do silników, co ułatwia dotarcie do mechanizmu i naprawienie awarii. Cechą konstrukcyjną tego modelu samolotu była obecność startowych dopalaczy prochowych do startu, spadochronów hamulcowych do lądowania, kierowanych pocisków typu „woda-powietrze” i wzmacniacza-wzmacniacza, który ułatwia proces sterowania i zwiększa zwrotność pojazdu. Pierwszy lot „Su-9” odbył się w listopadzie 1946 r., ale do produkcji seryjnej nigdy nie doszło;

• W kwietniu 1946 roku w mieście Tuszino odbyła się parada lotnicza. Zawierała nowe samoloty z biur projektowych Mikojan i Jakowlew. Samoloty odrzutowe "MiG-9" i "Jak-15" zostały natychmiast wprowadzone do produkcji.

W rzeczywistości Sukhoi „przegrał” z konkurentami. Chociaż trudno nazwać to stratą, ponieważ jego model myśliwca został rozpoznany i w tym czasie był w stanie praktycznie zakończyć prace nad nowym, nowocześniejszym projektem - „SU-11”, który stał się prawdziwą legendą w historia budowy samolotów i prototyp nowoczesnych, potężnych samolotów pasażerskich.

Interesujące Działać. W rzeczywistości odrzutowiec SU-9 był trudny nazwij to prostym wojownikiem. DO projektanci między sobą nazwali go „ciężkim”, ponieważ uzbrojenie armatnie i bombowe samolotu było na dość wysokim poziomie. Powszechnie przyjmuje się, że SU-9 był prototypem nowoczesnych myśliwców-bombowców. Przez cały czas wyprodukowano około 1100 sztuk sprzętu, który nie był eksportowany. Niejednokrotnie legendarny „Sukhoi Ninth” był używany do przechwytywania samolotu zwiadowczego w powietrzu. nowy samolot. V po raz pierwszy stało się to w 1960 roku, kiedy samoloty wdarły się w przestrzeń powietrzną ZSRR ” LockheedU -2 ".

Pierwsze światowe prototypy

Nie tylko Niemcy i radzieccy projektanci byli zaangażowani w rozwój, testowanie i produkcję nowych samolotów. Inżynierowie z USA, Włoch, Japonii i Wielkiej Brytanii stworzyli również wiele udanych projektów, których nie można zignorować. Pierwsze opracowania z różnymi typami silników obejmują:

• „Non-178” – niemiecki samolot z turboodrzutową elektrownią, który wystartował w sierpniu 1939 r.;
• GlosterE. 28/39”- samolot pochodzący z Wielkiej Brytanii z silnikiem turboodrzutowym, po raz pierwszy wzbił się w powietrze w 1941 roku;
• "He-176" - myśliwiec stworzony w Niemczech przy użyciu silnika rakietowego, pierwszy lot wykonał w lipcu 1939 r.;
• „BI-2” – pierwszy radziecki samolot, który był napędzany za pomocą elektrowni rakietowej;
• „CampiniN.1” – samolot odrzutowy stworzony we Włoszech, który stał się pierwszą próbą odejścia włoskich projektantów od analogu tłokowego. Ale coś poszło nie tak w mechanizmie, więc liniowiec nie mógł pochwalić się dużą prędkością (tylko 375 km/h). Wystrzelenie miało miejsce w sierpniu 1940 r.;
• „Oka” z silnikiem Tsu-11 – japoński myśliwiec-bomba, tzw. samolot jednorazowy z pilotem kamikadze na pokładzie;
• BellP-59 to amerykański samolot pasażerski z dwoma silnikami odrzutowymi typu rakietowego. Produkcja stała się seryjna po pierwszym locie w 1942 roku i długich testach;

• GlosterMeteor - myśliwiec odrzutowy wyprodukowany w Wielkiej Brytanii w 1943 roku; odegrał znaczącą rolę podczas II wojny światowej, a po jej zakończeniu służył jako przechwytujący niemieckie pociski manewrujące V-1;
• Lockheed F-80 to amerykański samolot odrzutowy wykorzystujący silnik Allison J. Samoloty te walczyły więcej niż raz w wojnie japońsko-koreańskiej;
• B-45 Tornado – prototyp nowoczesnych amerykańskich bombowców B-52, powstały w 1947 roku;
• „MiG-15” – kontynuator uznanego myśliwca odrzutowego „MiG-9”, który aktywnie uczestniczył w konflikcie zbrojnym w Korei, został wyprodukowany w grudniu 1947 r.;
• Tu-144 jest pierwszym radzieckim naddźwiękowym samolotem pasażerskim odrzutowym, który zasłynął serią wypadków i został wycofany z produkcji. W sumie wyprodukowano 16 egzemplarzy.

Ta lista jest nieskończona, każdego roku samoloty poprawiają się, ponieważ projektanci z całego świata pracują nad stworzeniem nowej generacji samolotów, które mogą latać z prędkością dźwięku.

Kilka interesujących faktów

Obecnie istnieją liniowce zdolne pomieścić dużą liczbę pasażerów i ładunków, o ogromnych rozmiarach i niewyobrażalnej prędkości ponad 3000 km / h, wyposażone w nowoczesny sprzęt bojowy. Ale jest kilka naprawdę niesamowitych projektów; bijące rekordy samoloty odrzutowe to:

1. Airbus A380 to najbardziej pojemny samolot, który może pomieścić na pokładzie 853 pasażerów, co zapewnia dwupokładowa konstrukcja. Jest także jednym z najbardziej luksusowych i najdroższych samolotów naszych czasów. Emirates Airline oferuje klientom liczne udogodnienia, w tym łaźnię turecką, apartamenty i kabiny VIP, sypialnie, bary i windę. Ale takie opcje nie są dostępne we wszystkich urządzeniach, wszystko zależy od linii lotniczej.

1. "Boeing 747" - przez ponad 35 lat był uważany za najbardziej pasażerski samolot piętrowy i mógł pomieścić 524 pasażerów;
2. AN-225 Mriya to samolot transportowy o ładowności 250 ton;
3. LockheedSR-71 to samolot odrzutowy, który podczas lotu osiąga prędkość 3529 km/h.

Wideo

Dzięki nowoczesnym, innowacyjnym rozwiązaniom pasażerowie mogą dostać się z jednego punktu świata do drugiego w ciągu zaledwie kilku godzin, kruche towary wymagające szybkiego transportu są szybko dostarczane i zapewniana jest niezawodna baza wojskowa. Badania lotnicze nie stoją w miejscu, ponieważ samoloty odrzutowe są podstawą szybko rozwijającego się nowoczesnego lotnictwa. Kilka zachodnich i rosyjskich załogowych, pasażerskich i bezzałogowych samolotów pasażerskich z napędem odrzutowym jest obecnie w fazie projektowania i ma zostać wypuszczonych na rynek w ciągu najbliższych kilku lat. Rosyjskie innowacyjne rozwiązania przyszłości obejmują myśliwiec 5. generacji PAK FA „T-50”, którego pierwsze egzemplarze trafią do wojska prawdopodobnie pod koniec 2017 lub na początku 2018 roku po przetestowaniu nowego silnika odrzutowego.

10 grudnia 2012

Kontynuując serię artykułów (tylko dlatego, że potrzebuję jeszcze jednego eseju, teraz na temat "silników") - artykuł o bardzo obiecującym i obiecującym projekcie silnika SABRE. Ogólnie dużo o nim napisano w Runecie, ale w większości bardzo chaotyczne notatki i pochwały na stronach agencji informacyjnych, ale artykuł na angielskiej Wikipedii naprawdę mi się spodobał, ogólnie są przyjemnie bogate w szczegóły i szczegóły - artykuły na angielskiej Wikipedii.

Tak więc ten post (i mój przyszły esej) został oparty na artykule, pierwotnie znajdującym się pod adresem: http://en.wikipedia.org/wiki/SABRE_(rocket_engine), dodano też mały gag i wyjaśnienia oraz zebrano materiał ilustracyjny w poprzek. Internet

Następujące następujące:

SABRE (synergistyczny silnik rakietowy z oddychaniem powietrzem) — koncepcja opracowana przez Reaction Engines Limited, hipersoniczny hybrydowy silnik rakietowy z odrzutnikiem powietrza/wstępnie chłodzonym powietrzem. Silnik jest projektowany w celu zapewnienia jednostopniowej zdolności do orbitowania dla systemu lotniczego Skylon. SABRE to ewolucyjny rozwój silników LACE i LACE-like opracowanych przez Alana Bonda na początku/połowie lat 80. w ramach projektu HOTOL.

Strukturalnie jest to pojedynczy silnik o połączonym cyklu pracy, który ma dwa tryby pracy. Tryb strumienia powietrza łączy turbosprężarkę z lekką chłodnicą z wymiennikiem ciepła umieszczoną bezpośrednio za stożkiem wlotu powietrza. Przy dużej prędkości wymiennik ciepła schładza gorące powietrze sprężone przez wlot powietrza, co pozwala uzyskać niezwykle wysoki stopień sprężania w silniku. Sprężone powietrze jest następnie podawane do komory spalania, podobnie jak konwencjonalny silnik rakietowy, gdzie zapala ciekły wodór. Niska temperatura powietrza pozwala na stosowanie lekkich stopów i zmniejszenie całkowitej masy silnika - co ma kluczowe znaczenie dla wejścia na orbitę. Dodajemy, że w przeciwieństwie do koncepcji LACE, które poprzedziły ten silnik, SABRE nie skrapla powietrza, co czyni go bardziej wydajnym.

Rys. 1. Samoloty lotnicze Skylon i silnik SABRE

Po zamknięciu stożka wlotu powietrza przy prędkości M = 5,14 i wysokości 28,5 km, system kontynuuje pracę w zamkniętym cyklu wysokowydajnego silnika rakietowego, który zużywa ciekły tlen i ciekły wodór z pokładowych zbiorników, umożliwiając Skylonowi osiągnąć prędkość orbitalną po opuszczeniu atmosfery w stromym wzniesieniu.

Również na bazie silnika SABRE opracowano odrzutowiec o nazwie Scimitar dla obiecującego naddźwiękowego samolotu pasażerskiego A2, który jest rozwijany w ramach programu LAPCAT finansowanego przez Unię Europejską.

W listopadzie 2012 r. firma Reaction Engines ogłosiła pomyślne zakończenie serii testów potwierdzających funkcjonalność układu chłodzenia silnika, co jest jedną z głównych przeszkód na drodze do ukończenia projektu. Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) oceniła również chłodnicę wymiennika ciepła silnika SABRE i potwierdziła dostępność technologii wymaganej do przekształcenia silnika w metal.

Rys. 2. Model silnika SABRE

Historia

Pomysł na silnik z chłodzeniem wstępnym pojawił się po raz pierwszy w 1955 roku Robertowi Carmichaelowi. Następnie pojawił się pomysł na silnik na skroplony powietrze (LACE), pierwotnie badany przez Marquardt i General Dynamics w latach 60. XX wieku w ramach projektu Aerospaceplane Sił Powietrznych USA.
System LACE znajduje się bezpośrednio za naddźwiękowym wlotem powietrza - więc sprężone powietrze wpływa bezpośrednio do wymiennika ciepła, gdzie jest natychmiast schładzane przy użyciu części ciekłego wodoru przechowywanego na pokładzie jako paliwo. Powstałe ciekłe powietrze jest następnie przetwarzane w celu wydobycia ciekłego tlenu, który dostaje się do silnika. Jednak ilość ogrzanego wodoru przechodzącego przez wymiennik ciepła jest znacznie większa niż można spalić w silniku, a jego nadmiar jest po prostu wyrzucany za burtę (jednak powoduje to również pewien wzrost ciągu).

W 1989 roku, kiedy zaprzestano finansowania projektu HOTOL, Bond i inni utworzyli Reaction Engines Limited, aby kontynuować badania. Wymiennik ciepła silnika RB545 (który miał być wykorzystany w projekcie HOTOL) miał pewne problemy z kruchością konstrukcji, a także stosunkowo dużym zużyciem ciekłego wodoru. Nie dało się też z niego skorzystać - patent na silnik należał do Rolls Royce'a, a najważniejszym argumentem było to, że silnik został objęty ścisłą tajemnicą. Dlatego Bond przystąpił do opracowania nowego silnika SABRE, rozwijając idee zawarte w poprzednim projekcie.

Od listopada 2012 r. zakończono testowanie sprzętu pod hasłem „Kluczowa technologia wymiennika ciepła dla hybrydowego silnika rakietowego zasilanego powietrzem/ciekłym tlenem”. Był to ważny kamień milowy w procesie rozwoju SABRE i pokazał potencjalnym inwestorom opłacalność tej technologii. Silnik oparty jest na wymienniku ciepła zdolnym do schłodzenia powietrza wlotowego do -150°C (-238°F). Schłodzone powietrze miesza się z ciekłym wodorem i spala, zapewniając ciąg do lotu atmosferycznego, przed przejściem na ciekły tlen ze zbiorników podczas lotu z atmosfery. Pomyślne testy tej krytycznej technologii potwierdziły, że wymiennik ciepła może zaspokoić zapotrzebowanie silnika na wystarczającą ilość tlenu z atmosfery, aby pracować z wysoką wydajnością w warunkach lotu na małej wysokości.

Na pokazie lotniczym w Farnborough w 2012 roku David Willets, który jest brytyjskim ministrem ds. uniwersytetów i nauki, wygłosił przemówienie na ten temat. W szczególności powiedział, że ten silnik, opracowany przez Reaction Engines, może naprawdę wpłynąć na warunki gry w przemyśle kosmicznym. Pomyślne testy układu wstępnego chłodzenia potwierdzają uznanie koncepcji silnika przez brytyjską agencję kosmiczną w 2010 roku. Minister dodał też, że jeśli kiedyś uda im się wykorzystać tę technologię do realizacji własnych lotów komercyjnych, będzie to niewątpliwie fantastyczne osiągnięcie.

Minister zaznaczył też, że jest małe prawdopodobieństwo, że Europejska Agencja Kosmiczna zgodzi się na finansowanie Skylonu, więc Wielka Brytania powinna być gotowa do budowy statku kosmicznego, głównie z własnych środków.

Rys. 3. Samoloty lotnicze Skylon - układ

Kolejna faza programu SABRE obejmuje testy naziemne silnika modelowego w skali, który jest w stanie zademonstrować pełny cykl. ESA wyraziła zaufanie do udanej budowy demonstratora i stwierdziła, że ​​będzie to „ważny kamień milowy w rozwoju tego programu i przełom w systemach napędowych na całym świecie”.

Projekt

Rys. 4. Układ silnika SABRE

Podobnie jak RB545, projekt SABRE jest bliższy tradycyjnemu silnikowi rakietowemu niż odrzutowi powietrza. Wstępnie chłodzony hybrydowy silnik Jet/Rocket wykorzystuje płynne paliwo wodorowe w połączeniu z utleniaczem dostarczanym jako powietrze gazowe przez sprężarkę lub ciekły tlen dostarczany ze zbiorników paliwa przez pompę turbo.

Z przodu silnika znajduje się prosty, osiowo-symetryczny wlot powietrza w kształcie stożka, który hamuje powietrze do prędkości poddźwiękowych za pomocą zaledwie dwóch odbitych fal uderzeniowych.

Część powietrza przez wymiennik ciepła do centralnej części silnika, a reszta przez kanał pierścieniowy do drugiego obwodu, którym jest konwencjonalny silnik strumieniowy. Centralna część, zlokalizowana za wymiennikiem ciepła, to turbosprężarka napędzana gazowym helem krążącym w zamkniętym kanale obiegu Brightona. Sprężone przez sprężarkę powietrze jest podawane pod wysokim ciśnieniem do czterech komór spalania kombinowanego silnika rakietowego.

Rys. 5. Uproszczony cykl silnika SABRE

Wymiennik ciepła

Powietrze wchodzące do silnika przy prędkościach super/hiperdźwiękowych staje się bardzo gorące po zahamowaniu i sprężeniu w wlocie powietrza. Wysokie temperatury w silnikach odrzutowych były tradycyjnie obsługiwane przy użyciu ciężkich stopów na bazie miedzi lub niklu, poprzez zmniejszenie stopnia sprężania sprężarki, a także zmniejszenie prędkości, aby uniknąć przegrzania i stopienia struktury. Jednak w przypadku jednostopniowego statku kosmicznego takie ciężkie materiały nie mają zastosowania, a maksymalny możliwy ciąg jest wymagany do wejścia na orbitę w jak najkrótszym czasie, aby zminimalizować dotkliwość strat.

W przypadku stosowania gazowego helu jako nośnika ciepła, powietrze w wymienniku ciepła jest zasadniczo schładzane od 1000°C do -150°C, przy czym unika się skraplania powietrza lub kondensacji pary wodnej na ściankach wymiennika ciepła.

Rys. 6. Modeluj jeden z modułów wymiennika ciepła

Poprzednie wersje wymiennika ciepła, takie jak zastosowane w projekcie HOTOL, przepuszczały paliwo wodorowe bezpośrednio przez wymiennik ciepła, ale zastosowanie helu jako obiegu pośredniczącego między powietrzem a zimnym paliwem wyeliminowało problem kruchości wodoru w konstrukcji wymiennika ciepła . Jednak gwałtowne ochłodzenie powietrza obiecuje pewne problemy – konieczne jest zapobieganie zablokowaniu wymiennika ciepła przez zamarzniętą parę wodną i inne frakcje. W listopadzie 2012 roku zademonstrowano próbkę wymiennika ciepła, zdolnego do schłodzenia powietrza atmosferycznego do temperatury -150°C w czasie 0,01 s.
Jedną z innowacji wymiennika SABRE jest spiralne ułożenie rurek z czynnikiem chłodniczym, co obiecuje znacznie zwiększyć jego wydajność.

Rys. 7. Prototyp wymiennika ciepła SABRE

Kompresor

Przy prędkości M=5 i wysokości 25 kilometrów, co stanowi 20% prędkości orbitalnej i wysokości wymaganej do wejścia na orbitę, powietrze chłodzone w wymienniku ciepła trafia do bardzo zwykłej turbosprężarki, konstrukcyjnie podobnej do tej stosowanej w konwencjonalnych turboodrzutowcach silników, ale zapewniających niezwykle wysoki stopień sprężania ze względu na wyjątkowo niską temperaturę dopływającego powietrza. Pozwala to na sprężenie powietrza do 140 atmosfer przed wprowadzeniem do komór spalania głównego silnika. W przeciwieństwie do silników turboodrzutowych, turbosprężarka jest napędzana przez turbinę umieszczoną w obiegu helu, a nie w wyniku działania produktów spalania, jak w konwencjonalnych silnikach turboodrzutowych. W ten sposób turbosprężarka pracuje na cieple wytworzonym przez żel w wymienniku ciepła.

Cykl helu

Ciepło jest przekazywane z powietrza do helu. Gorący hel z wymiennika ciepła hel-powietrze jest chłodzony w wymienniku ciepła hel-wodór, oddając ciepło do ciekłego paliwa wodorowego. Obwód cyrkulacji helu działa zgodnie z cyklem Brightona, zarówno chłodząc silnik w krytycznych punktach, jak i napędzając turbiny i liczne elementy silnika. Pozostała część energii cieplnej jest wykorzystywana do odparowania części wodoru, który jest spalany w zewnętrznym obiegu o przepływie bezpośrednim.

Tłumik

Aby schłodzić hel, jest on przepompowywany przez zbiornik z azotem. Obecnie do testów nie stosuje się ciekłego azotu, a wodę, która odparowuje obniżając temperaturę helu i tłumiąc hałas ze spalin.

Silnik

Ze względu na fakt, że hybrydowy silnik rakietowy ma ciąg daleki od zera statycznego, samolot może wystartować w normalnym trybie odrzutowym, bez pomocy, jak te wyposażone w konwencjonalne silniki turboodrzutowe. W miarę wznoszenia i spadku ciśnienia atmosferycznego do sprężarki trafia coraz więcej powietrza, a wydajność sprężania na wlocie powietrza tylko spada. W tym trybie silnik odrzutowy może pracować na znacznie większej wysokości niż byłoby to normalnie możliwe.
Po osiągnięciu prędkości M = 5,5 silnik odrzutowy przestaje działać i wyłącza się, a teraz zmagazynowany na pokładzie ciekły tlen i ciekły wodór trafiają do silnika rakiety, aż do osiągnięcia prędkości orbitalnej (porównywalnej do M = 25). . Jednostki turbopomp są napędzane tym samym obiegiem helu, który teraz odbiera ciepło w specjalnych „komorach wstępnego spalania”.
Nietypowe rozwiązanie konstrukcyjne układu chłodzenia komory spalania – jako chłodziwo zamiast ciekłego wodoru zastosowano utleniacz (powietrze/ciekły tlen), aby uniknąć nadmiernego zużycia wodoru i naruszenia stosunku stechiometrycznego (stosunek paliwa do utleniacza ).

Drugim ważnym punktem jest dysza strumieniowa. Wydajność dyszy strumieniowej zależy od jej geometrii i ciśnienia atmosferycznego. Podczas gdy geometria dyszy pozostaje niezmieniona, ciśnienie zmienia się znacznie wraz z wysokością, dlatego dysze, które są bardzo wydajne w niższych warstwach atmosfery, znacznie tracą swoją skuteczność w miarę osiągania wyższych wysokości.
W tradycyjnych, wielostopniowych systemach można to przezwyciężyć, po prostu stosując różne geometrie dla każdego etapu i odpowiadającej mu fazy lotu. Ale w systemie jednostopniowym cały czas używamy tej samej dyszy.

Rys. 8. Porównanie działania różnych dysz strumieniowych w atmosferze i próżni

Jako wyjście planowane jest zastosowanie specjalnej dyszy Expansion-Deflection (Dysza ED) – regulowanej dyszy strumieniowej opracowanej w ramach projektu STERN, która składa się z tradycyjnego dzwonka (choć stosunkowo krótszego niż zwykły) oraz regulowany korpus centralny, który odchyla przepływ gazu do ścian. Zmieniając położenie korpusu centralnego, można zapewnić, że wydech nie zajmuje całej powierzchni dolnego wycięcia, a jedynie odcinek pierścieniowy, dostosowując zajmowaną powierzchnię zgodnie z ciśnieniem atmosferycznym.

Również w silniku wielokomorowym można regulować wektor ciągu, zmieniając pole przekroju, a tym samym udział w całkowitym ciągu każdej komory.

Rys. 9. Dysza rozprężno-odchylająca (dysza ED)

Obwód z przepływem bezpośrednim

Odrzucenie skraplania powietrza zwiększyło sprawność silnika, zmniejszając koszt chłodziwa poprzez zmniejszenie entropii. Jednak nawet proste chłodzenie powietrzem wymaga więcej wodoru, niż można spalić w pierwotnym obwodzie silnika.

Nadmiar wodoru jest wyrzucany za burtę, ale nie tylko w ten sposób, ale jest spalany w szeregu komór spalania, które znajdują się w zewnętrznym pierścieniowym kanale powietrznym, który stanowi część silnika o przepływie bezpośrednim, do którego przedostało się powietrze wejście z pominięciem wymiennika ciepła. Drugi obieg z bezpośrednim przepływem zmniejsza straty spowodowane oporem powietrza, które nie dostaje się do wymiennika ciepła, a także zapewnia część ciągu.
Przy niskich prędkościach bardzo duża ilość powietrza omija wymiennik ciepła / sprężarkę, a wraz ze wzrostem prędkości, w celu utrzymania wydajności, większość powietrza dostaje się do sprężarki.
Odróżnia to system od silnika turbo-direct-flow, w którym wszystko jest dokładnie odwrotne - przy niskich prędkościach duże masy powietrza przechodzą przez sprężarkę, a przy dużych prędkościach - omijając go, przez obwód z bezpośrednim przepływem, który staje się tak sprawne, że przejmuje wiodącą rolę.

Wydajność

Szacowany stosunek ciągu do masy SABRE wynosi ponad 14 jednostek, podczas gdy stosunek ciągu do masy konwencjonalnych silników odrzutowych mieści się w granicach 5, a tylko 2 w przypadku naddźwiękowych silników strumieniowych. Ta wysoka wydajność wynika z zastosowania przechłodzonego powietrza, które staje się bardzo gęste i wymaga mniejszej kompresji, a co ważniejsze, niskie temperatury pracy umożliwiają stosowanie lekkich stopów w większości konstrukcji silnika. Ogólna wydajność obiecuje być wyższa niż RB545 lub naddźwiękowe silniki strumieniowe.

Silnik ma wysoki impuls właściwy w atmosferze, który osiąga 3500 sek. Dla porównania, konwencjonalny silnik rakietowy ma impuls właściwy co najwyżej około 450, a nawet obiecujący „termiczny” silnik rakietowy obiecuje osiągnąć zaledwie 900 sekund.

Połączenie wysokiej wydajności paliwowej i niskiej masy silnika daje Skylonowi możliwość wchodzenia na orbitę w trybie jednostopniowym, jednocześnie pracując jako odrzutowiec do prędkości M=5,14 i wysokości 28,5 km. W tym przypadku pojazd lotniczy wejdzie na orbitę z dużym ładunkiem w stosunku do masy startowej, czego wcześniej nie mógł osiągnąć żaden pojazd niejądrowy.

Podobnie jak w przypadku RB545, pomysł wstępnego chłodzenia zwiększa masę i złożoność systemu, co normalnie byłoby przeciwieństwem projektowania systemów rakietowych. Również wymiennik ciepła jest bardzo agresywną i złożoną częścią konstrukcji silnika SABRE. To prawda, należy zauważyć, że zakłada się, że masa tego wymiennika ciepła jest o rząd wielkości mniejsza niż w istniejących próbkach, a eksperymenty wykazały, że można to osiągnąć. Eksperymentalny wymiennik ciepła osiągnął transfer ciepła na poziomie prawie 1 GW/m2, co jest uważane za rekord świata. Małe moduły przyszłego wymiennika ciepła zostały już wyprodukowane.

Straty wynikające z dodatkowego ciężaru systemu są kompensowane w obiegu zamkniętym (wymiennik ciepła-turbosprężarka), podobnie jak dodatkowy ciężar skrzydeł Skylon zwiększa całkowitą wagę systemu, a także przyczynia się do ogólnego wzrostu wydajności bardziej niż zmniejszyć go. Jest to w dużej mierze równoważone przez różne tory lotu. Konwencjonalne pojazdy nośne startują pionowo, z bardzo małymi prędkościami (jeśli mówimy o prędkości stycznej, a nie normalnej), ten pozornie nieefektywny ruch pozwala szybko przebić atmosferę i uzyskać prędkość styczną już w bezpowietrznym środowisku, bez utraty prędkości z powodu tarcia o powietrze ...

Jednocześnie wysoka efektywność paliwowa silnika SABRE pozwala na bardzo delikatne podnoszenie (przy którym styczna składowa prędkości wzrasta bardziej niż normalna składowa prędkości), powietrze raczej sprzyja niż spowalnia system (dopalacz i płyn roboczy do silnika, podnośnik do skrzydeł), co skutkuje znacznie mniejszym zużyciem paliwa do osiągnięcia prędkości orbitalnej.

Niektóre cechy

Pusty ciąg - 2940 kN
Ciąg na poziomie morza - 1960 kN
Stosunek ciągu do masy (silnik) - około 14 (w atmosferze)
Impuls właściwy w próżni - 460 sek
Impuls właściwy na poziomie morza - 3600 sek

Zalety

W przeciwieństwie do tradycyjnych silników rakietowych i innych typów silników odrzutowych, hybrydowy silnik odrzutowy może wykorzystywać powietrze do spalania paliwa, zmniejszając wymaganą masę paliwa, zwiększając w ten sposób masę ładunku.

Silniki strumieniowe i scramjet muszą spędzać dużo czasu w niższej atmosferze, aby osiągnąć prędkość wystarczającą do wejścia na orbitę, co wysuwa na pierwszy plan problem intensywnego nagrzewania się w hiperdźwiękach, a także utratę w wyniku znacznej masy i złożoność ochrony termicznej.

Hybrydowy silnik odrzutowy, taki jak SABRE, musi tylko osiągnąć niską prędkość hipersoniczną (przypomnijmy: hiperdźwięk to wszystko po M = 5, więc M = 5,14 to początek zakresu prędkości hipersonicznych) w niższej atmosferze, zanim przejdzie do cyklu zamkniętego operacji i strome podjazdy z przyspieszeniem w trybie rakietowym.

W przeciwieństwie do silników strumieniowych lub scramjet, SABRE jest w stanie zapewnić wysoki ciąg od zerowej prędkości do M = 5,14, od ziemi po duże wysokości, z wysoką wydajnością w całym zakresie. Ponadto możliwość tworzenia ciągu przy zerowej prędkości oznacza, że ​​silnik można przetestować na ziemi, co znacznie obniża koszty rozwoju.

Zwracamy również uwagę na szereg linków.

Obecnie amerykańskie Blue Origin i Aerojet Rocketdyne tworzą zamiennik dla rosyjskiego silnika RD-180. Firmy konkurują ze sobą, każda planuje certyfikować swoją jednostkę nie później niż w 2019 roku. Młody działający prototyp BE-4 (Blue Engine-4) Blue Origin w marcu, ale testy laboratoryjne w maju zakończyły się niepowodzeniem. Aerojet Rocketdyne, który stworzył silniki do amerykańskiej rakiety księżycowej i sprawdzonego Aerojet Rocketdyne, wydaje się być w tyle: dopiero w maju wykonał pierwsze testy wypalania komory wstępnej AR1, która wciąż nie ma próbka robocza. Czy warto spodziewać się rychłej odmowy Stanów Zjednoczonych od RD-180 - dowiedziałem się.

Dziś jeden dwukomorowy silnik rakietowy na paliwo ciekłe RD-180 jest zainstalowany na pierwszym stopniu amerykańskiej rakiety ciężkiej Atlas V. Paliwem jest nafta, utleniaczem tlen. Silnik został opracowany w latach 1994-1999 na bazie czterokomorowego RD-170, montowanego na bocznych doładowaniach radzieckiej superciężkiej rakiety Energia (w rzeczywistości reprezentują one pierwsze stopnie rosyjsko-ukraińskiej rakiety nośnej) . Kontrakt na stworzenie silnika dla Stanów Zjednoczonych pomiędzy (dziś oddział Rocketdyne jest częścią Aerojet Rocketdyne) a został podpisany w czerwcu 1996 roku. Od zawarcia umowy do wystrzelenia pierwszej rakiety minęły cztery lata.

Testy ogniowe RD-180 rozpoczęły się w Energomash w listopadzie 1996 roku. Pierwszy silnik produkcyjny został wysłany do Stanów Zjednoczonych w styczniu 1999 roku, gdzie trzy miesiące później uzyskał certyfikat dla średniej rakiety Atlas III. Po raz pierwszy amerykański lotniskowiec z rosyjskim silnikiem poleciał w maju 2001 roku, w sumie wykonano sześć startów Atlas III i wszystkie zakończyły się sukcesem. Dla Atlas V jednostka RD-180 została certyfikowana w sierpniu 2001 roku, pierwsze wodowanie nowego przewoźnika miało miejsce rok później. Na dzień 18 kwietnia 2017 r. rakieta Atlas V została wystrzelona 71 razy, z czego jeden raz zakończył się częściowym sukcesem (rosyjski silnik nie miał z tym nic wspólnego: nastąpił wyciek ciekłego wodoru ze zbiornika górnego stopnia Centaura, w wyniku czego ładunek został wprowadzony na orbitę nieprojektową).

Dziś Atlas V jest właściwie głównym amerykańskim ciężkim pociskiem. Starty innego ciężkiego amerykańskiego lotniskowca - Delta IV (nie ma rosyjskich silników) - są zbyt drogie, więc ze względu na konkurencję ze średniociężką rakietą Falcon 9 postanowiłem je zminimalizować. Od 2007 roku Boeing i Lockheed Martin, producent Atlas V, zarządzają startami swoich pojazdów poprzez wspólne przedsięwzięcie o nazwie ULA (United Launch Alliance). Ta firma ma duże problemy w USA. Po pierwsze, nawet tańsza niż rakieta Delta IV Atlas V dzisiaj nie konkuruje z Falcon 9 w startach komercyjnych, rządowych i wojskowych; po drugie, ze względu na pogorszenie stosunków rosyjsko-amerykańskich w 2014 roku ULA powinna zrezygnować z zakupu RD-180 do 2019 roku.

Firma ma kilka sposobów na prowadzenie działalności. Pierwszym z nich jest porzucenie rakiety i zbudowanie nowej bez rosyjskich silników. Drugi to próba zainstalowania nowego silnika w Atlasie V zamiast RD-180. Blue Origin stosuje pierwsze podejście, Aerojet Rocketdyne drugie. Opcja, zgodnie z którą produkcja RD-180 mogłaby zostać wdrożona w Stanach Zjednoczonych, nie wytrzymuje krytyki: jest tak droga i tak długa, że ​​łatwiej jest stworzyć nową jednostkę. Ponadto umowa licencyjna na transfer technologii produkcji rosyjskich silników RD-180 do Stanów Zjednoczonych kończy się w 2030 r. - nie ma sensu rozszerzać drogiej produkcji na zaledwie dziesięć lat.

„Amerykanie myśleli, że zaczną z nami współpracować, a za cztery lata wezmą nasze technologie i sami je zreprodukują. Powiedziałem im od razu: wydacie ponad miliard dolarów i dziesięć lat. Minęły cztery lata i mówią: tak, potrzeba sześciu lat. Minęło więcej lat, mówią: potrzebujemy kolejnych ośmiu lat. Minęło siedemnaście lat, a oni nie odtworzyli ani jednego silnika. Potrzebują teraz miliardów dolarów tylko na sprzęt stołowy ”- powiedział Boris Katorgin, twórca silnika RD-180, w związku z tym w 2012 roku.

Blue Origin i Aerojet Rocketdyne są zbyt różne, co nie może nie znaleźć odzwierciedlenie w podejściu do napędu rakietowego. Aerojet Rocketdyne przeszedł wiele reorganizacji, tworząc w latach 50. i 60. jednostki F-1 zainstalowane na pierwszym etapie superciężkiej rakiety Saturn V z misji księżycowej Apollo. Jego AR1, podobnie jak RD-180, to silnik rakietowy na paliwo płynne o zamkniętym obiegu, jako paliwo używana jest nafta, a utleniacz jest
tlen. Umożliwia to zastąpienie rosyjskiej jednostki amerykańską bez zasadniczej modyfikacji wyrzutni Atlas V.

W maju 2017 firma Aerojet Rocketdyne przeprowadziła pierwsze próby wypalania komory wstępnej (w której paliwo spala się częściowo, a następnie dostaje się do komory spalania) silnika AR1. „Po przejściu tego ważnego kamienia milowego dochodzimy do wniosku, że AR1 będzie gotowy do lotu w 2019 roku” – powiedziała Eileen Drake, dyrektor generalna i prezes Aerojet Rocketdyne. „W zastępowaniu rosyjskich silników w obecnych pojazdach nośnych, sukces misji powinien być narodowym priorytetem numer jeden”.

Drake zwrócił uwagę na konkurencyjne cechy AR1. Po pierwsze, druk trójwymiarowy służy do tworzenia poszczególnych elementów amerykańskiego silnika. Po drugie, stosuje się specjalny stop na bazie niklu, który umożliwia rezygnację z „egzotycznych powłok metalowych stosowanych obecnie w produkcji RD-180”. Przy opracowywaniu AR1 firma wykorzystuje tę samą metodologię, którą wcześniej stosowano przy tworzeniu innych jej jednostek (RS-68, J-2X, RL10 i RS-25). Firma planuje stworzyć działający prototyp (i niemal natychmiast certyfikować) AR1 w 2019 roku.

Według szacunków ULA, Blue Origin wyprzedza Aerojet Rocketdyne o dwa lata w tworzeniu zamiennika dla RD-180. Firma rozpoczęła prace nad BE-4 w 2011 roku w ramach prac nad własnym ciężkim pociskiem New Glenn; Pierwszy działający prototyp silnika został zaprezentowany w marcu 2017 roku. Blue Origin przyznaje, że RD-180 „działa z maksymalną wydajnością”, niemniej jednak dwa jednokomorowe BE-4 zainstalowane na pierwszym stopniu nośnika Vulcan (właściwie Atlas VI), łącznie, rozwiną większy ciąg niż dwa AR1. i jedną drogę kołowania -180 na pierwszym etapie Atlas V. W przeciwieństwie do AR1 i RD-180, BE-4 wykorzystuje metan jako paliwo. Blue Origin nazywa BE-4 najpotężniejszym na świecie silnikiem na metan.

Pierwsze testy na stanowisku BE-4 zakończyły się niepowodzeniem. „Wczoraj straciliśmy zestaw sprzętu do testowania układu paliwowego na jednym z naszych stanowisk testowych BE-4”, mówi Blue Origin, wyjaśniając, że incydent nie wpłynie na proces rozwoju silnika. Układ paliwowy zawiera wiele turbopomp i zaworów, które dostarczają mieszankę paliwowo-utleniającą do wtryskiwaczy i komór spalania silnika rakietowego na paliwo ciekłe.

Firma obiecała, że ​​wkrótce wróci do testów. Z komunikatu opublikowanego przez Blue Origin, jak zauważył Ars Technica, skala wypadku jest niejasna, ale „fakt, że Blue Origin to stosunkowo tajemnicza firma (w porównaniu do tego samego SpaceX – około. „Lenta.ru”) ogólnie podzieliła się tą informacją, ma ona charakter orientacyjny.” Najprawdopodobniej tak naprawdę nie stało się nic strasznego: Blue Origin ma do dyspozycji co najmniej dwa stanowiska testowe, a wcześniej firma ogłosiła, że ​​planuje stworzyć jednocześnie trzy działające prototypy BE-4.

Koszt silnika BE-4 nie jest znany. Blue Origin nic o tym nie mówi, ale należy zauważyć, że właścicielem firmy jest amerykański miliarder, właściciel uważany za piątego najbogatszego człowieka na świecie (obok członków rodzin królewskich i głów poszczególnych państw): jego fortunę szacuje się na 71,8 miliarda dolarów. Główny atut absolwenta

Blue Origin i ULA mają szczególny związek. W 2015 roku Aerojet Rocketdyne chciał kupić ULA za dwa miliardy dolarów, w którym to przypadku RD-180 najprawdopodobniej zostałby zastąpiony przez AR1. Sytuację zmieniła firma Blue Origin, która podpisała z ULA umowę o współpracy przy produkcji BE-4 i faktycznie przejęła inicjatywę od sprawdzonego Aerojet Rocketdyne. Obecnie BE-4 jest najbardziej prawdopodobnym kandydatem do rakiety Vulcan, a AR1 jest uważany za rozwiązanie awaryjne. W każdym razie AR1 znajdzie zastosowanie, można go zainstalować np. na pierwszym etapie ciężkiej rakiety opracowywanej przez Orbital ATK.

Oczekuje się, że Vulcan będzie w stanie przeprowadzić do dziesięciu startów rocznie w latach dwudziestych. Pojazd nośny powinien być zmontowany modułowo i zawierać 12 średnich i ciężkich pocisków o różnych możliwościach umieszczania ładunku na orbicie. Silniki pierwszego stopnia (BE-4 lub AR1) mogą być ponownie użyte po wylądowaniu za pomocą osłon ochronnych (zapobiegających przegrzaniu w wyniku tarcia podczas upadku w atmosferze) i spadochronów. ULA zamierza wykorzystać miejsca na przylądku Canaveral na Florydzie lub w bazie sił powietrznych Vandenberg w Kalifornii jako porty kosmiczne dla Vulcan. Pierwszy start rakiety Vulcan, która zastąpi Atlas V rosyjskim RD-180, zaplanowano na koniec 2019 roku.