Компания Blue Origin американского миллиардера ДжеффаБезоса открыла в Хантсвилле (штат Алабама, США) новый завод. На его строительство ушло двенадцать месяцев.
Новый завод займётся серийным производством ракетных двигателей BE-3U и BE-4, которыми предполагается заменить российские двигатели РД-180 и РД-181, устанавливаемые на американские ракеты-носители Atlas Vи Antares.
«Можете убедиться, что мы умеем работать быстро, — заявил на церемонии завершения строительства предприятия Боб Смит, исполнительный директор Blue Origin.
— Двенадцать месяцев на строительство такого рода производства — это невероятное достижение для нашей команды».
Компания Blue Origin американского миллиардера ДжеффаБезоса открыла в Хантсвилле (штат Алабама, США) новый завод. На его строительство ушло двенадцать месяцев.
Планируемые объёмы производства составляют 42 двигателя в год. Этого объёма должно хватить, чтобы обеспечить двигателями перспективную ракету-носитель Vulcan.
Также эти двигатели планируется устанавливать на носитель NewGlenn, разработку которой ведёт та же Blue Origin.
Но по плану завод заработает только летом, так как штат сотрудников ещё не укомплектован и установлено не всё необходимое оборудование.
Ракетный двигатель BE-3U.
Безос вливает в свою компанию достаточно собственных денег, чтобы снять все вопросы. Для разработки BE-3 и BE-4 он привлек лучших американских специалистов по жидкостным ракетным двигателям. Их опытно-конструкторские изыскания ограничивались не финансовыми, а только временными факторами
В Blue Origin отмечают, что агрегат BE-4 представляет собой компромиссное решение, поскольку позволяет в короткий срок и с минимальным ущербом для качества «быстро покончить с американской зависимостью от двигателя РД-180 российского производства».
В отличие от двигателей РД-180, которые работают на керосине, топливом для BE-4 является метан.
Одной из самых инновационных особенностей BE-4 является использование сжиженного природного газа (метана) вместо керосина в качестве горючего. Это первый двигатель компании (и один из немногих в мире), работающий на жидком кислороде и жидком метане.
Этот новый подход позволяет использовать автогенный наддув, то есть использование газообразного топлива для создания выталкивающего давления в баках с этим топливом.
Это выгодно, поскольку устраняет необходимость в дорогостоящих и сложных системах наддува, которые требуют хранения под давлением такого газа, как гелий.
Кроме того, сжиженный природный газ, в отличие от керосина, не оставляет побочных продуктов горения в виде сажи.
Технические характеристики BE-4
- Тяга (на уровне моря): 2400 кН при полной мощности, что равно 244.7 тс
- Давление в камере: 13,4 МПа, значительно ниже, чем у РД-180 (26 МПа)
- Возможность повторного использования
- Расчётное число пусков: 25
- Повторный запуск в течение одного полёта
BE-4 рассчитан на долгий срок службы и высокую надёжность, частично благодаря тому, что двигатель является «среднепроизводительной версией высокопроизводительной архитектуры».
Ракетный двигатель BE-4 не вполне удовлетворяет требованиям конгресса США который хотел создать керосиновый аналог РД-180.
Однако, практическое использование подобного решения, может натолкнуться на ограничения в финансировании поскольку вместо адаптации керосиновой установки к уже существующей ступени ULA придется создавать принципиально новое решение.
В этих условиях ВВС США приняли половинчатое решение которое предусматривает сохранение обоих проектов и использование одного из них в качестве резервного решения.
Таким образом, военный заказчик будет обладать двумя вариантами ракеты, что, в совокупности с возможными запусками при помощи РН Фалькон делает его положение устойчивым относительно возможных аварий.
При этом необходимо отметить, что в случае, если конструктивно обе ракеты будут примерно схожими, то при равной стоимости выведения 1 кг полезной нагрузки, вариант на СПГ будет обладать большей грузоподьемностью и быть значительно дешевле ракет в которых в качестве топлива используется водород, хотя и уступать им по энергетике.
У двигателя BE-4 давление в камерах сгорания намного ниже, чем у РД-180. Если их сравнить, то на одну и ту же ракету нужен всего один РД-180, но два BE-4.
Датой начала производства установок BE-4 заявлено лето 2020 года. Сейчас Blue Origin занимается производством этого двигателя на территории Кента (штат Вашингтон). Эти работы включают производство серии двигателей, которые используются для тестирования и поставки компании United Launch Alliance для ракеты Вулкан, которая будет использована в рамках программы летных испытаний.
Двигательная установка BE-4 будет использована в составе первой ступени ракет Вулкан (два изделия) и первой ступени ракет New Glenn (семь изделий). Последняя будет многоразовой. В Blue Origin также отметили, что квалификация установок будет завершена в течении трех-четырех месяцев.
Создания наземной инфраструктуры для запуска ракет семейства New Glenn и все работы на стартовом комплексе мыса Канаверал 36 будут в основном завершены в течении этого года. Первый пуск ракет нового семейства должен будет состояться в конце 2021 года.
Toyota 4A-GE: легендарный японский двигатель
Впервые двигатель с обозначением Toyota A появился в 1936 году.
Этот шестицилиндровый мотор был копией двигателя Chevrolet и устанавливался на Toyota AA — первый серийный автомобиль японской компании.
Однако наш сегодняшний герой, к древнему предку не имеет никакого отношения. 4A-GE — это четырехцилиндровый мотор, который в начале 80-х открыл новую веху в истории японского моторостроения.
Первые Toyota DOHC
Двигатель Тойота 3M
Первый мотор с двумя распредвалами (DOHC) от компании Тойота появился в 1966 году. Двухлитровый мотор получивший обозначение 3М, был разработан совместно с Yamaha и устанавливался в Toyota 2000GT. Двигатель получился отличным. По сравнению с традиционными одновальными моторами, он имел большую удельную мощность и экономичность. Однако стоил 3М намного дороже и для массового серийного производства не годился.
Как бы то ни было, отказываться от столь эффективных моторов японцы не собирались и постепенно наладили выпуск двухвальных моторов на поток.
К началу 70-х компания выпускала DOHC моторы 9R, 10R, 2T-G и 18R-G. Все они имели рядную компоновку и по два клапана на цилиндр.
И все бы хорошо, но нефтяной кризис и новые экологические стандарты вынудили Тойоту начать разработку более эффективных силовых агрегатов.
4A-GE 16V
Первой ласточкой среди моторов нового поколения стал шестицилиндровый Toyota 1G-GEU 1982 года. Впервые в истории марки, двигатель получил двухвальную ГБЦ с четырьмя клапанами на цилиндр. Двигатель получился очень удачным. По сравнению с одновальным собратом, 1G-GEU развивал на 30 л.с. больше и при этом был тише и экономичнее.
Спустя год в 1983 году, Тойота выпустила четырехцилиндровый мотор 4A-GE. Он был построен на основе 1,6-литрового двигателя 4A, однако получил схожую по конструкции с 1G-GEU — многоклапанную ГБЦ.
В результате по сравнению с одновальным 4A, мощность 4A-GE возросла на целых 40 л.с. и достигла 120 л.с.
Новый мотор получился чрезвычайно легким и весил всего 123 кг, что на 29 кг меньше чем предшественник 2T-G.
Blue top
По конструкции 4A-GE представлял собой классический японский короткоходный мотор с чугунным блоком цилиндров. Он имел объем в 1587 см3, ременный привод распределительных валов и электронный впрыск топлива. Изюминкой мотора являлась его ГБЦ с шатровой камерой сгорания и четырьмя клапанами на цилиндр (2 впускных и 2 выпускных). Кроме того двигатель оснащался хитрой системой впуска T-VIS (Toyota Variable Induction System). Работала она следующим образом: при оборотах менее 4200 об/мин, четыре из восьми каналов во впускном коллекторе закрывались с помощью дросселей, ограничивая тем самым подачу воздуха. В результате при низких оборотах скорость притока воздуха увеличивалась, достигая тем самым наилучшего наполнения цилиндров.
За надписи на крышке ГБЦ синим цветом, мотор первой серии получили неформальное обозначение «Blue top». Впервые он дебютировал на легендарной Toyota Corolla AE86.
Надо сказать, что в начале 80-х 4A-GE произвел неизгладимое впечатление на японскую публику. Он имел яркий высокооборотистый характер и спокойно крутился до 7400 об/мин. Кроме того путем нехитрых доработок мощность мотора легко поднималась до 140 л.с.
«Blue top» выпускался до 1987 года и покинул производство вместе с АЕ86.
Red & Black top
Однако история 4A-GE только начиналась. В июне 1987 года под капотом Toyota Corolla AE92 прописался модернизированный 4A-GE получивший народное название «Red & Black top». Так как новые Levin и Trueno имели передний привод, на этот раз мотор получил поперечное расположение. При этом двигатель не прибавил в мощности, однако инженеры усилили блок цилиндров и увеличили диаметр коренной шейки коленвала, что благоприятно сказалось на его надежности.
Red top
В мае 1989 года в производство пошло третье поколение моторов известное как «Red top». На этот раз японские инженеры существенно модернизировали двигатель. Они отказались от системы T-VIS попутно увеличили степень сжатия до 10,3 и довели мощность до 140 л.с.
Кроме того мотористы усилили шатуны, установили новые поршни и масляные форсунки под ними. Все эти доработки положительно сказались на надежности силового агрегата.
Известны случаи, когда даже серьезно форсированный 4A-GE «Red top» без проблем проходил 250-300 тысяч не самых легких километров.
4A-GE 20V
Пятиклапанная камера сгорания двигателя Тойота 4A-GE 1991 года выпуска и старше (3 клапана на впуск, 2 на выпуск)
Silver Top
В июне 1991 года с выходом Toyota Corolla AE101, двигатель получил новую 20-клапанную ГБЦ c фазовращателем системы VVT на впускном распредвалу. Систему впуска также существенно переработали. Теперь каждый цилиндр имел индивидуальную дроссельную заслонку диаметром 43 мм, с воздухозаборниками переменной длины. Кроме того инженеры вновь увеличили степень сжатия до 10,5. В результате всех этих манипуляций, мощность мотора достигла 160 л.с. Фактически инженерам Тойоты удалось снять сто лошадиных сил с одного литра объема. Для начала 90-х великолепный результат.
За характерную серебристую окраску крышки клапанов, двигатель получил название «Silver Top».
Black Top
Заключительное пятое поколение моторов 4A-GE дебютировало в мае 1995 года, вместе с началом производства очередной модели Toyota Corolla AE111. Тойотовцы довели степень сжатия до 11:1, а также увеличили до 45 мм диаметр дросселей, Кроме того инженеры доработали выпускной коллектор, установили новый более производительный впускной распределительный вал, а также облегченный маховик. В результате мощность мотора удалось довести до 165 л.с. Характер мотора стал еще более «верховым», что идеально походило для автоспорта.
Как бы то ни было «Black Top» стад вершиной эволюции серии двигателей 4A-GE. В 2000 году мотор сняли с производства, однако он до сих пор активно применяется как в любительском, так и профессиональном автоспорте. Двигатели серии 4A-GE всегда ценились за свою надежность, высокие характеристики и относительно низкую стоимость владения.
Двигатель 4B10 — MOTORTOP [Энциклопедия ДВС и КПП]
Средний ресурс мотора составляет 300 000 км пробега, а при соблюдении всех основных правил и рекомендаций по эксплуатации, а также при своевременном обслуживании расходников, этот показатель увеличивается до 500 000 км.
Перспективы тюнинга Существует совсем немного вариантов, позволяющих увеличить мощность мотора. Самые популярные и эффективные: Установка качественно откалиброванной прошивки.
Настройка блока управления.
Хотя двигатель 4B10 и славится отличными показателями надежности, некоторые проблемы данная силовая установка все же имеет.
Рассмотрим самые распространенные «болезни» двигателя: 1) Отсутствие гидравлических компенсаторов. Зазоры клапанов регулируют вручную, подбором мерных стаканчиков. 2) Ощущение вибрации на низких оборотах после 80 тыс.
км пробега. 3) Датчик коленвала преждевременно выходит из строя. Неполадки в системе зажигания.
4) Прогорание уплотнительного кольца между коллектором и катализатором.
Разбор и дефектовка двигателя 4B10 на Mitsubishi ASX Мицубиси АСХ 1,8 2013 года
Этот сайт использует cookie для хранения данных. Продолжая использовать сайт вы даете согласие на работу с этими файлами.
Manage consent
Двигатель 4A FE- Технические характеристики и обслуживание
Компания Toyota произвела много интересных образцов моторов. Двигатель 4A FE и другие представители семейства 4A занимают достойное место в линейке силовых агрегатов Toyota.
История двигателя
В России и мире японские авто от концерна Toyota пользуются заслуженной популярностью благодаря надежности, отличным техническим характеристикам и относительной ценовой доступности.
Немалую роль в таком признании сыграли японские двигатели – сердце автомобилей концерна.
На протяжении нескольких лет целый ряд продукции японского автопроизводителя оснащался двигателем 4A FE, технические характеристики которого хорошо выглядят и по сей день.
Внешний вид:
Его производство началось в 1987 году и продолжалось более 10 лет – до 1998. Цифра 4 в названии обозначает порядковый номер двигателя в «А»-серии силовых агрегатов Тойота.
Сама серия появилась еще раньше, в 1977, когда инженеры фирмы встали перед задачей создания экономичного двигателя с приемлемыми техническими показателями.
Разработка предназначалась для автомобиля B-класса (субкомпакта по американской классификации) Toyota Tercel.
Результатом инженерных изысканий стали четырехцилиндровые двигатели мощностью от 85 до 165 лошадиных сил и объемом от 1.4 до 1.8 л. Агрегаты оснащались DOHC-механизмом газораспределения, чугунным корпусом и головками из алюминия. Их наследником стало 4 поколение, рассматриваемое в данной статье.
Интересно: А-серия производится до сих пор на совместном предприятии Tianjin FAW Xiali и Toyota: там выпускаются моторы 8A-FE и 5A-FE.
История поколений:
- 1A – годы производства 1978-80;
- 2A – с 1979 по 1989;
- 3A – с 1979 по 1989;
- 4A – с 1980 по 1998.
Технические характеристики 4A-FE
Рассмотрим подробнее маркировку двигателя:
- цифра 4 – указывает на номер в серии, как упоминалось выше;
- A – индекс серии двигателя, говорящий, что он был разработан и начал производиться до 1990 г.;
- F – говорит о технических деталях: четырехцилиндровый, 16-клапанный нефорсированный двигатель с приводом на один распределительный вал;
- E – указывает на наличие многоточечной системы впрыска топлива.
В 1990 году силовые агрегаты в серии прошли модернизацию, чтобы обеспечить возможность работы на низкооктановых бензинах. С этой целью в конструкцию внедрили особую систему питания для обеднения смеси – LeadBurn.
- Иллюстрация системы:
- Рассмотрим теперь, какие имеет двигатель 4A FE характеристики. Основные данные двигателя:
| Параметр | Значение |
| Объем | 1.6 л. |
| Развиваемая мощность | 110 л.с. |
| Вес двигателя | 154 кг. |
| Степень сжатия мотора | 9.5-10 |
| Количество цилиндров | 4 |
| Расположение | Рядное |
| Подача топлива | Инжектор |
| Зажигание | Трамблерное |
| Клапанов на цилиндр | 4 |
| Корпус БЦ | Чугунный |
| Материал ГБЦ | Алюминиевый сплав |
| Топливо | Неэтилированный бензин 92, 95 |
| Соответствие экологическим нормам | Евро 4 |
| Расход | 7.9 л. – по трассе, 10.5 – в городском режиме. |
… Двигатель Стирлинга
Производитель заявляет ресурс двигателя в 300 тыс. км., фактически владельцы машин с ним сообщают о 350 тыс., без капремонта.
Особенности устройства
Конструктивные особенности 4A FE:
- цилиндры рядной компоновки, расточены непосредственно в самом блоке цилиндра без использования гильз;
- газораспределение – DOHC, с двумя верхними распредвалами, управление происходит посредством 16 клапанов;
- один распределительный вал приводится в движение ремнем, крутящий момент на второй поступает от первого через зубчатое колесо;
- фазы впрыска топливовоздушной смеси регулируются муфтой VVTi, в управлении клапанами использована конструкция без гидрокомпенсаторов;
- зажигание распределяется с одной катушки трамблером (но существует поздняя модификация LB, где на было две катушки – по одной на пару цилиндров);
- модель с индексом LB, предназначенная на работу с низкооктановым топливом, обладает сниженной до 105 сил мощностью и пониженным крутящим моментом.
Интересно: если ремень ГРМ обрывается, двигатель не загибает клапана, что добавляет ему надежности и привлекательности со стороны потребителя.
История версий 4A-FE
На протяжении жизненного цикла мотор прошел несколько этапов развития:
Gen 1 (первое поколение) – с 1987 по 1993.
- Двигатель с электронным впрыском, мощность от 100 до 102 сил.
Gen 2 – сходил с конвейеров с 1993 по 1998 годы.
- Мощность варьировалась от 100 до 110 сил, была изменена шатунно-поршневая группа, впрыск, сменилась конфигурация впускного коллектора. ГБЦ также модифицировали для работы с новыми распредвалами, клапанная крышка получила оребрение.
Gen 3 – выпускался ограниченными партиями с 1997 по 2001 годы, исключительно для рынка Японии.
- Этот мотор обладал увеличенной до 115 «лошадей» мощностью, достигнутой путем изменения геометрии коллекторов на впуске и выпуске.
Плюсы и минусы двигателя 4A-FE
Главным плюсом 4A-FE можно назвать удачную конструкцию, при которой в случае обрыва ремня механизма ГРМ поршень не загибает клапана, позволяя избежать дорогостоящего капитального ремонта. Среди других преимуществ:
- наличие запчастей и доступность таковых;
- относительно небольшие эксплуатационные расходы;
- хороший ресурс;
- двигатель можно ремонтировать и обслуживать самостоятельно, поскольку конструкция довольно проста, а навесное оборудование не мешает доступу к различным элементам;
- муфта VVTi и коленчатый вал весьма надежны.
Интересно: когда производство автомобиль Toyota Carina E началось в Великобритании в 1994, первые ДВС 4A FE комплектовались блоком управления от Bosh, обладавшим возможностью гибкой настройки. Это стало приманкой для тюнеров, поскольку двигатель можно было перепрошить, получив с него больше мощности и одновременно снизив выбросы.
Главным недостатком принято считать упомянутую выше систему LeadBurn.
Несмотря на явную экономичность (которой и обусловили широкое распространение LB на японском авторынке), она крайне чувствительная к качеству бензина и в российских условиях демонстрирует серьезную просадку мощности на средних оборотах. Важно и состояние других компонентов – бронепроводов, свечей, имеет критическое значение качество моторного масла.
Среди других недочетов отметим усиленный износ постелей распределительных валов и «неплавающую» посадку пальца поршня. Это может привести к необходимости капремонта, но таковой относительно просто проводится своими силами.
Масло 4A FE
Производитель рекомендует заливать в двигатель этого типа синтетическое масло зимой, и полусинтетику – летом. В зависимости от модификации силовой агрегат вмещает от 3 до 3.3 литра смазочной жидкости.
Допустимые показатели вязкости:
- 5W-30;
- 10W-30;
- 15W-40;
- 20W-50.
Масло следует выбирать по сезону и температуре воздуха.
Куда ставился 4A FE
Мотором оснащались исключительно автомобили Toyota:
- Carina – модификации 5 поколения 1988-1992 годов (седан в кузове Т170, до- и послерестайлинговый), 6 поколение 1992-1996 годов в кузове Т190;
- Celica – купе 5 поколения в 1989-1993 годах (кузов Т180);
- Corolla для рынков Европы и США в различных комплектациях с 1987 по 1997 годы, для Японии – с 1989 по 2001;
- Corolla Ceres поколения 1 – с 1992 по 1999;
- Corolla FX – хэтчбек поколения 3;
- Corolla Spacio – минивэн 1 поколения в 110-м кузове с 1997 по 2001 годы;
- Corolla Levin – с 1991 по 2000, в кузовах E100;
- Corona – поколения 9, 10 с 1987 по 1996, кузова Т190 и Т170;
- Sprinter Trueno – с 1991 по 2000;
- Sprinter Marino – с 1992 по 1997;
- Sprinter – с 1989 по 2000, в разных кузовах;
- Premio седан – с 1996 по 2001, кузов Т210;
- Caldina;
- Avensis;
- MR2.
Обслуживание
Регламент совершения сервисных процедур:
- замена масла ДВС – каждые 10 тыс. км.;
- замена фильтра топлива – каждые 40 тыс.;
- воздушного – через 20 тыс.;
- свечи подлежат замене через 30 тыс., и нуждаются в ежегодной проверке;
- регулировка клапанов, вентиляция картера – через 30 тыс.;
- замена антифриза – 50 тыс.;
- замена выпускного коллектора – через 100 тыс., если он прогорел.
Неисправности
- Типичные неполадки:
- Вероятно, изношены поршневые пальцы или требуется регулировка клапанов.
- Выработаны маслосъемные кольца, колпачки, нужна замена.
- ДВС заводится и тут же глохнет.
Имеется неисправность топливной системы. Следует проверить трамблер, форсунки, топливный насос, заменить фильтр.
… Двигатель «21129» Лада X-Ray Лада Веста АвтоВАЗ
Следует проверить регулятор холостого хода и дроссельную заслонку, прочистить и заменить, при необходимости, форсунки и свечи зажигания,
Вероятная причина – засоренные форсунки или грязные свечи, следует проверить и заменить при необходимости.
Другие двигатели в серии
4А
Базовая модель, пришедшая на смену серии 3А. Созданные на ее основе двигатели оснащались SOHC- и DOHC-механизмами, вплоть до 20 клапанов, а «вилка» выдаваемых мощностей – от 70 до 168 сил на «заряженном» турбированном GZE.
4A-GE
Это 1.6-литровый мотор, конструктивно схожий с FE. Характеристики двигателя 4A GE также во многом идентичны. Но есть и отличия:
- у GE больше угол между клапанами впуска и выпуска – 50 градусов, в отличие от 22.3 у FE;
- распредвалы двигателя 4A GE вращаются одним ремнем ГРМ.
Говоря о том, какие имеет двигатель 4A GE технические характеристики, нельзя упомянуть и мощность: он несколько мощнее FE и развивает до 128 л.с при равных объемах.
Интересно: выпускался и 20-клапанный 4A-GE, с обновленной ГБЦ и 5 клапанами на каждый цилиндр. Он развивал мощность до 160 сил.
4A-FHE
Это аналог FE с доработанным впуском, распредвалами и рядом дополнительных настроек. Они сообщили двигателю большую производительность.
4A-GZE
Данный агрегат представляет модификацию шестнадцатиклапанного GE, оснащенную системой механического наддува воздуха. Выпускался 4A-GZE в 1986-1995 годах. Блок цилиндров и ГБЦ не претерпели изменения, в конструкцию добавился нагнетатель воздуха, приводимый в действие коленвалом. Первые образцы выдавали давление 0.6 бар, а двигатель развивал мощность до 145 сил.
Помимо наддува, инженеры уменьшили степень сжатия и внедрили в конструкцию кованые выпуклые поршни.
В 1990 двигатель 4A GZE был обновлен и стал развивать мощность до 168-170 сил. Выросла степень сжатия, поменялась геометрия коллектора на впуске. Нагнетатель выдавал давление 0.7 бар, а в конструкцию мотора включили ДМРВ MAP D-Jetronic.
GZE пользуется популярностью у тюнеров, поскольку разрешает установку компрессора и других модификаций без масштабных преобразований двигателя.
4A-F
Он был карбюраторным предшественником FE и развивал до 95 сил.
4A GEU
Двигатель 4A-GEU, подвид GE, развивал мощность до 130 сил. Моторы с этой маркировкой разработаны до 1988 г.
4A – ELU
В этот двигатель был внедрен инжектор, что позволило поднять мощность с изначальных 70 для 4А до 78 сил в экспортном варианте, и до 100 – в японском. Двигатель также оснащался каталитическим преобразователем.
BE-4 — Википедия
BE-4
Тип
жидкостный ракетный двигатель
Топливо
сжиженный природный газ[2]
Окислитель
жидкий кислород[2]
Страна
США
Использование
Создан на основе
BE-3[3][2]
Производство
Конструктор
Blue Origin, США
Массогабаритныехарактеристики
Рабочие характеристики
Тяга
2447 кН[2] (249.52 тс)
Давление в камере сгорания
13 400 кПа (132 атм)
Медиафайлы на Викискладе
BE-4 (Blue Engine 4[4]) — жидкостный ракетный двигатель закрытого цикла на топливной паре метан+жидкий кислород, разрабатываемый американской компанией Blue Origin.
Целью проекта является достижение тяги 2400 кН на уровне моря[5].
Планируется выпуск двух вариантов двигателя — для первой и второй ступеней ракеты-носителя.
Первый полёт ракет с этим двигателем ожидается не ранее 2021 года.
BE-4 разрабатывается за счёт частных инвестиций[6], «без какой-либо государственной поддержки»[7].
Хотя первоначально предполагалось, что двигатель будет использоваться исключительно на частной ракете-носителе Blue Origin, в настоящее время также планируется ставить его на ракету-носитель United Launch Alliance (ULA) «Вулкан» (Vulcan), преемника ракеты-носителя Атлас-5 (т. е. он является главным кандидатом на замену российского двигателя РД-180, в настоящее время используемого ULA)[6].
Описание
Одной из самых инновационных особенностей BE-4 является использование сжиженного природного газа (метана) вместо керосина в качестве горючего. Это первый двигатель компании (и один из немногих в мире), работающий на жидком кислороде и жидком метане.
Этот новый подход позволяет использовать автогенный наддув, то есть использование газообразного топлива для создания выталкивающего давления в баках с этим топливом.
Это выгодно, поскольку устраняет необходимость в дорогостоящих и сложных системах наддува, которые требуют хранения под давлением такого газа, как гелий.
Кроме того, сжиженный природный газ, в отличие от керосина, не оставляет побочных продуктов горения в виде сажи.
BE-4 рассчитан на долгий срок службы и высокую надёжность, частично благодаря тому, что двигатель является «среднепроизводительной версией высокопроизводительной архитектуры»[6].
История разработки
Blue Origin начал работу над BE-4 в 2011 году.
Впервые о разработке было объявлено общественности в сентябре 2014 года[8] в издании Space News[9], где сообщалось, что крупный американский производитель ракетной техники United Launch Alliance выбрал BE-4 в качестве основного двигателя для своей новой ракеты-носителя[9].
В начале 2015 года компания также заявила о намерении начать полномасштабные испытания двигателя в конце 2016 года и завершить разработку в 2017 году[10].
По состоянию на апрель 2015 разработка двигателя включала две параллельные программы.
Первая предполагала отработку полномасштабных версий силового пакета BE-4, набора клапанов и турбонасосов, которые обеспечивают надлежащее смешивание топлива/окислителя для форсунок и камеры сгорания.
Вторая заключалась в отработке уменьшенных версий распылительных головок.
К сентябрю 2015 года компания завершила более 100 испытаний компонентов BE-4, включая бустерный насос и «камеру сгорания с рекуперативным охлаждением, использующую несколько полномасштабных распылительных головок».
Испытания были проведены для проверки теоретических моделей «производительности распылительной головки, теплообмена и устойчивости горения», а собранные данные использовались для уточнения конструкции двигателя[11].
В 2015 году во время одного из испытаний на испытательном стенде произошёл взрыв, после чего компания построила два более крупных стенда для проверки двигателя с полной тягой 2200 кН[12].
Хотя все части BE-4 и первые двигатели, предназначенные для испытаний, были изготовлены в штаб-квартире Blue Origin в Кенте, штат Вашингтон, место производства BE-4 к 2016 году ещё не было определено. Испытания и поддержка многоразовых BE-4 будет проводиться на пусковой площадке компании в Эксплорейшн Парк[en] во Флориде, где Blue Origin инвестирует в инфраструктуру более $200 млн[7].
В январе 2016 года компания Blue Origin объявила, что намерена начать испытание двигателей BE-4 на наземных стендах до конца этого года[13].
После посещения в марте 2016 журналист Эрик Бергер отметил, что большая часть фабрики Blue Origin была передана для разработки Blue Engine-4[6].
Первый двигатель был полностью собран в марте 2017 года[14].
Также в марте United Launch Alliance объявил, что экономический риск выбора варианта был сведён на нет, но технический риск по проекту остаётся до тех пор, пока в 2017 году не будет завершена серия огневых испытаний двигателя[15].
13 мая 2017 года Blue Origin потеряла один двигатель в результате происшествия во время испытаний[16].
Первый тестовый двигатель BE-4 был поставлен ULA 1 июля 2020 года, второй планируется поставить до конца месяца[17].
Применение
В 2016 году BE-4 рассматривался для использования на двух находящихся в разработке ракет-носителей, в то время как модифицированную версию BE-4 планировали использовать в американском экспериментальном военном космическом ракетоплане.
Blue Origin указала, что после завершения разработки она намерена сделать двигатель коммерчески доступным для сторонних компаний, а также планирует использовать двигатель в новой орбитальной ракете Blue Origin[18].
В марте 2016 года стало известно, что компания Orbital ATK исследует вопрос об использовании BE-4 на своих ракетах-носителях[6].
Замена ракеты Атлас-5
В конце 2014 года Blue Origin подписал соглашение с United Launch Alliance (ULA), чтобы совместно развивать двигатель BE-4 и использовать его на ракете «Вулкан» (Vulcan), которая планируется в качестве преемника ракеты-носителя Атлас-5, отказавшись тем самым от двигателя РД-180 российского производства[9].
На «Вулкане» будет установлено два двигателя BE-4 первой ступени с тягой 2400 кН каждый. Программа стартовала в 2011 году[3][19][8].
Сообщение о партнёрстве с ULA появилось после нескольких месяцев неопределённости относительно будущего российского двигателя РД-180, который используется в ракете ULA «Атлас-5» уже дольше десятилетия.
Появились геополитические трудности, вызвавшие серьёзную озабоченность по поводу надёжности поставок российского двигателя[18].
ULA считало, что первый запуск новой ракеты состоится не ранее 2019 года[8][9].
До начала 2015 года BE-4 в качестве замены двигателя РД-180 конкурировал с двигателем AR1[en] компании Aerojet Rocketdyne. В отличие от двигателей AR1 и РД-180, которые работают на керосине, топливом для BE-4 является метан[20].
В феврале 2016 года ВВС США заключили контракт, предусматривающий частичное финансирование развития ULA в объёме 202 млн долл. для поддержки использования двигателя BE-4 на РН «Вулкан»[21][22].
Первоначально будет выплачено 40,8 млн долл., ещё 40,8 млн будет вложено в дочернюю компанию ULA для разработки BE-4 для ракеты «Вулкан»[23].
До 536 млн долл. будет вложено и в Aerojet Rocketdyne, для разработки двигателя AR-1, в качестве альтернативного для ракеты «Вулкан»[21].
Безос, однако, отмечает, что ракета-носитель «Вулкан» разрабатывается под двигатель BE-4, замена его на AR1 вызовет значительные задержки и потребует больших затрат со стороны ULA[7].
Схожее заявление было сделано также руководителями ULA, которые уточнили, что BE-4, вероятно, будет стоить на 40 % меньше, чем AR1, а также то, что «Безос имеет возможность самостоятельно принимать быстрые решения относительно BE-4, тогда как AR1, напротив, сильно зависит от поддержки правительства США, и у Aerojet Rocketdyne есть нужные связи для получения этой поддержки»[24].
Двигатель для XS-1
В 2014 году Boeing получил заказ от управления DARPA на разработку и постройку многоразового космического корабля XS-1[en] и планировал, в сотрудничестве с Blue Origin, использовать на корабле модификацию двигателя BE-4. XS-1 должен был разгоняться до гиперзвуковых скоростей на границе земной атмосферы, чтобы обеспечить вывод полезного груза на орбиту.[25][26]
Орбитальная ракета «New Glenn»
Двигатель планируется использовать на двухступенчатой ракете для орбитальных полётов «Нью Гленн» (New Glenn, диаметром 7 м с дополнительной третьей и многоразовой первой ступенью. Первый полёт был намечен не ранее чем на 2020 год[27].
На первой ступени (многоразовой, с вертикальной посадкой) будет установлено семь двигателей BE-4. Вторая ступень того же диаметра будет использовать один двигатель BE-4, оптимизированный для работы в вакууме. Вторая ступень будет одноразовой[27].
Технические характеристики
- Тяга (на уровне моря): 2400 кН при полной мощности, что равно 244.7 тс.[8];
- Давление в камере: 13,4 МПа.[6];
- Возможность повторного использования[6];
- Расчётное число пусков: 25[6];
- Повторный запуск в течение одного полёта[12].
См. также
- BE-3[en]
- Raptor (ракетный двигатель)
- Сравнение орбитальных ракетных двигателей
Ссылки
- Энергомаш: У американского аналога РД-180 долгий путь к эксплуатации на ракетах // Взгляд, 20 октября 2017
- Производитель РД-180 признал отставание России от США в ракетных двигателях // Лента. Ру, июнь 2018
- Затухающая песня. США «убили» производство двигателя РД-180 в России // hi-tech.mail.ru, 23 июля 2020
- ULA February 2016 statement following US Air Force partial-funding of BE-4 development // ulalaunch.com /вебархив/
Загрузка...
