Blue Originのチーフ、Jeff Bezos氏は本日、航空宇宙会社による同社のBE-4燃焼ロケットエンジンの開発についての最新情報を提供した。
今朝Blue Origin listservのメンバーに宛てたEメールで、Bezosは、過熱を防ぐために未燃焼の酸素をガス流に導入するBE-4燃焼シミュレーションが順調に進んでいることを発表しました。すべてを素晴らしく安定させておくために、Bezos&co。化学物理学のための最近の開発である3D計算流体力学を使っています。 Bezosによれば、CFDはNavier-Stokesの式 - 流体の速度、圧力、温度、密度の相互関係を記述する - を使って挙動または液体酸素燃焼を予測します。
「CFDシミュレーションを燃焼させても、厳密なテストが不要になるわけではありませんが、テストスタンドでのテスト - 失敗 - 修正のループが大幅に短縮されるでしょう」とBezos氏は述べています。
2019年までにBlue Originのロケットでの使用が予定されているBE-4は、United Launch Allianceの開発中のVulcanロケットを駆動するでしょう。 ULAは、衛星や消耗品などの民間および政府のペイロードを国際宇宙ステーションに輸送するためにSpaceXと競合しています。
Blue OriginはULAと契約を結び、両者が共同でBE-4の開発資金を調達しました。
「今日までに、BE-4燃焼プロセスのCFDモデリングに数百万コア時間を費やしました」とBezosは本日の最新情報に書いています。 「プレバーナーのモデル化は、タービンの上流で良好な混合と温度均一性を示しています。サブスケールテストで収集した燃焼データと温度データは、CFDの予測と相関があり、プレバーナーのサイズ設定とインジェクタ要素の設計が設計要件を満たしていることを示しています。 CFDシミュレーションを燃焼させる能力は厳密なテストの必要性を排除するものではありませんが、それはテストスタンド上のテスト - 失敗 - 修正ループを著しく短縮するでしょう。私たちはあなたを最新の状態に保ちます。」
BE-4はロシアの技術への私達の依存をパワーロケットに制限するという点でBezosのためのかなりのクーデターです。 ULAが現在使用している技術を含め、私たちのエンジンのほとんどはそこから来ています。 BE-4が完成すれば、BezosとBlue OriginはSpaceXとその最高経営責任者であるElon Muskとの絶え間ない戦いにおいてさらに別の優位性を持つことになるでしょう。
これがBezosのEメールの全文です。
BE-4プリバーナーでは、エンジンの液化天然ガス（LNG）燃料のごく一部がエンジンのすべての液体酸素と混合して燃焼し、高温の気体酸素を生成します。これはタービンの駆動とターボポンプの回転に使用されます。酸素とＬＮＧは、華氏６，０００度以上で化学量論的に燃焼し、反応を確実に点火して持続させるには、華氏約３，０００度以上の温度が必要である。特に再利用可能な用途では、その温度では実用的なタービン材料は耐えられないだろう。これを解決するために、BE-4プレバーナーは燃焼していない酸素を燃焼したガス流に混合して燃焼ガスを希釈し、全体の温度を華氏約700度まで下げます。この混合プロセスが細心の注意を払って設計されていない場合、ホットスポットが流れの中に存続し、タービンの寿命を制限する可能性があります。
均一な温度を提供するようにプレバーナーを設計するために、我々はLNGおよび液体酸素燃焼プロセスをモデル化するために3-D計算流体力学（CFD）を使用します。 CFDは、移動する流体の速度、圧力、温度、密度がどのように関連しているかを記述するためにナビエストークス方程式を解くことによって流体の挙動を予測します。反応流、特に相変化を伴うもののCFDは、状態方程式とともに化学も解く必要があるため、はるかに困難です。 CFDの燃焼は、化学物理モデルと計算能力の最近の進歩によって初めて実用的になりました。
現在までに、BE-4燃焼プロセスのCFDモデリングに数百万コア時間をかけました。プレバーナーのモデル化は、タービンの上流で良好な混合および温度均一性を示す。サブスケールテストで収集した燃焼データと温度データは、CFDの予測と相関があり、プレバーナーのサイズ設定とインジェクタ要素の設計が設計要件を満たしていることを示しています。 CFDシミュレーションを燃焼させる能力は厳密なテストの必要性を排除するものではありませんが、それはテストスタンド上のテスト - 失敗 - 修正ループを著しく短縮するでしょう。最新の情報をお知らせします。
Gradatim Ferociter！
ジェフ・ベゾス
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