Jeff Bezos: Computersimulaties zullen "Test-Fail-Fix Loop" voor BE-4 Engine verminderen

$config[ads_kvadrat] not found

Watch Blue Origin launch and land its space tourism rocket New Shepard in a test flight

Watch Blue Origin launch and land its space tourism rocket New Shepard in a test flight
Anonim

Blue Origin-chef Jeff Bezos bood vandaag een update aan over de ontwikkeling van zijn BE-4 verbrandingsraketmotor door de lucht- en ruimtevaartindustrie, die uiteindelijk de afhankelijkheid van Amerika van de Russisch gemaakte motoren die het momenteel gebruikt zal elimineren.

In een e-mail deze ochtend aan leden van de Blue Origin listserv, kondigde Bezos aan dat BE-4 verbrandingssimulaties waarin onverbrande zuurstof in de gasstroom wordt geïntroduceerd om dingen tegen oververhitting te houden goed vorderden. Om alles mooi en stabiel te houden, Bezos & co. gebruiken 3D Computational Fluid Dynamics, een recente ontwikkeling voor de chemische fysica. Volgens Bezos voorspelt CFD het gedrag of de vloeibare zuurstofverbranding met behulp van Navier-Stokes-vergelijkingen - die de onderlinge relaties beschrijven van de snelheid, druk, temperatuur en dichtheid van de vloeistof.

"Het vermogen om verbrande CFD-simulaties uit te voeren, maakt een einde aan de noodzaak van rigoureuze tests, maar het verkort de test-fail-fix-lus op de testbank aanzienlijk," schrijft Bezos.

De BE-4, gepland voor gebruik in Blue Origin-raketten tegen 2019, zal de in ontwikkeling zijnde Vulcan-raket van de United Launch Alliance van stroom voorzien. ULA concurreert met SpaceX om privé- en overheidsladingen zoals satellieten en benodigdheden naar het internationale ruimtestation te vervoeren.

Blue Origin heeft een overeenkomst met de ULA waarin beide partijen gezamenlijk de ontwikkeling van de BE-4 financieren.

"Tot op heden hebben we enkele miljoenen kernuren CFD-modellering van BE-4-verbrandingsprocessen voltooid", schrijft Bezos in de update van vandaag. "Modellering van de voorverwarmer vertoont een goede menging en temperatuuruniformiteit stroomopwaarts van de turbine. De verbrandings- en temperatuurgegevens die we in onze subschaaltests hebben verzameld, correleren met onze CFD-voorspellingen en laten zien dat ons ontwerp voor de dimensionering van de voorverwarmer en injector voldoet aan de ontwerpvereisten. Het vermogen om verbrande CFD-simulaties uit te voeren, maakt een einde aan de noodzaak van rigoureuze tests, maar het verkort de test-fail-fix-lus op de testbank aanzienlijk. We houden u op de hoogte."

BE-4 is een mooie coup voor Bezos als het gaat om het beperken van onze afhankelijkheid van Russische technologie tot krachtige raketten; de meeste van onze motoren komen daar vandaan, inclusief de technologie die de ULA op dit moment gebruikt. Zodra de BE-4 compleet is, zullen Bezos en Blue Origin nog een voorsprong hebben in zijn eeuwige gevecht met SpaceX en zijn CEO, rivaal Elon Musk.

Hier is de volledige tekst van Bezos's e-mail:

In de BE-4-voorverbrander mengt en verbrandt een zeer klein deel van de LNG-brandstof (vloeibaar gemaakt aardgas) van de motor alle vloeibare zuurstof van de motor om hete gasvormige zuurstof te produceren, die wordt gebruikt om de turbine aan te drijven en de turbopompen rond te draaien. Zuurstof en LNG branden stoichiometrisch boven 6000 graden Fahrenheit en temperaturen van ongeveer 3000 graden Fahrenheit of meer zijn nodig om de reactie op betrouwbare wijze te laten ontbranden en in stand te houden. Bij die temperatuur zouden geen praktische turbinematerialen overleven, vooral in een herbruikbare toepassing. Om dit op te lossen, mengt de BE-4-voorverwarmer onverbrande zuurstof in de verbrande gasstroom om de verbrandingsgassen te verdunnen en de algehele temperatuur te verlagen tot ongeveer 700 graden Fahrenheit. Als dit mengproces niet zorgvuldig is ontworpen, kunnen er hete plekken in de stroom blijven bestaan ​​en de levensduur van de turbine beperken.

Om de voorverbrander te ontwerpen voor een uniforme temperatuur, gebruiken we 3D Computational Fluid Dynamics (CFD) om het LNG- en vloeibare zuurstofverbrandingsproces te modelleren. CFD voorspelt vloeistofgedrag door de Navier-Stokes-vergelijkingen op te lossen om te beschrijven hoe de snelheid, druk, temperatuur en dichtheid van een bewegende vloeistof met elkaar in verband staan. CFD van reactiestromen, vooral die welke ook een faseverandering met zich meebrengen, is veel, veel moeilijker omdat het ook chemie moet oplossen samen met toestandsvergelijkingen. Het verbranden van CFD is pas praktisch geworden met de recente vooruitgang in chemische fysica-modellen en rekenkracht.

Tot op heden hebben we enkele miljoenen kernuren CFD-modellering van BE-4-verbrandingsprocessen voltooid. Modellering van de voorverwarmer vertoont goede menging en temperatuuruniformiteit stroomopwaarts van de turbine. De verbrandings- en temperatuurgegevens die we in onze subschaaltests hebben verzameld, correleren met onze CFD-voorspellingen en laten zien dat ons ontwerp voor de dimensionering van de voorverwarmer en injector voldoet aan de ontwerpvereisten. Het vermogen om verbrande CFD-simulaties uit te voeren, maakt een einde aan de noodzaak van rigoureuze tests, maar het verkort de test-fail-fix-lus op de testbank aanzienlijk. We houden u op de hoogte.

Gradatim Ferociter!

Jeff Bezos

$config[ads_kvadrat] not found