Jeff Bezos: las simulaciones por computadora reducirán el "bucle de prueba-falla-reparación-bucle" para el motor BE-4

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Anonim

El jefe de Blue Origin, Jeff Bezos, ofreció hoy una actualización sobre el desarrollo de la máquina aeroespacial de su motor de cohete de combustión BE-4, que eventualmente eliminará la dependencia de Estados Unidos de los motores de fabricación rusa que utiliza actualmente.

En un correo electrónico esta mañana a los miembros de la lista de distribución de Blue Origin, Bezos anunció que las simulaciones de combustión BE-4 en las cuales se introduce oxígeno sin quemar en la corriente de gas para evitar que las cosas se recalienten progresan bien. Para mantener todo agradable y constante, Bezos & co. están utilizando 3D Computational Fluid Dynamics, un desarrollo reciente para la física química. Según Bezos, el CFD predice el comportamiento o la combustión del oxígeno líquido mediante las ecuaciones de Navier-Stokes, que describen las interrelaciones de la velocidad, presión, temperatura y densidad del fluido.

"La capacidad de realizar simulaciones de CFD con combustión no elimina la necesidad de realizar pruebas rigurosas, pero acortará significativamente el ciclo de prueba-falla-corrección en el banco de pruebas", escribe Bezos.

El BE-4, programado para su uso en los cohetes Blue Origin en 2019, impulsará el cohete Vulcan en desarrollo de United Launch Alliance. ULA compite con SpaceX para transportar cargas privadas y gubernamentales como satélites y suministros a la Estación Espacial Internacional.

Blue Origin tiene un acuerdo con la ULA en el que ambas partes financian conjuntamente el desarrollo del BE-4.

"Hasta la fecha, hemos completado varios millones de horas centrales de modelado CFD de los procesos de combustión BE-4", escribe Bezos en la actualización de hoy. “El modelado del preburner muestra una buena mezcla y uniformidad de temperatura corriente arriba de la turbina. Los datos de combustión y temperatura que hemos recopilado en nuestras pruebas de subescala se correlacionan con nuestras predicciones de CFD y muestran que el tamaño de nuestro quemador previo y el diseño del elemento inyector cumplen con los requisitos de diseño. La capacidad de realizar simulaciones de CFD de combustión no elimina la necesidad de realizar pruebas rigurosas, pero acortará significativamente el ciclo de prueba-falla-corrección en el banco de pruebas. Te mantendremos actualizado ".

BE-4 es un gran golpe para Bezos en términos de limitar nuestra dependencia de la tecnología rusa para propulsar cohetes; la mayoría de nuestros motores provienen de allí, incluida la tecnología que utiliza actualmente ULA. Una vez que se complete el BE-4, Bezos y Blue Origin tendrán otra ventaja en su batalla perpetua con SpaceX y su CEO, el rival Elon Musk.

Aquí está el texto completo del correo electrónico de Bezos:

En el pre-quemador BE-4, una porción muy pequeña del combustible de gas natural licuado (GNL) del motor se mezcla y quema con todo el oxígeno líquido del motor para producir oxígeno gaseoso caliente, que se utiliza para impulsar la turbina y hacer girar la bomba. El oxígeno y el GNL se queman estequiométricamente a más de 6,000 grados Fahrenheit, y se necesitan temperaturas de alrededor de 3,000 grados Fahrenheit o más para encender de manera confiable y sostener la reacción. Ningún material práctico de turbina sobreviviría a esa temperatura, especialmente en una aplicación reutilizable. Para resolver esto, el pre-quemador BE-4 mezcla oxígeno no quemado en la corriente de gas quemado para diluir los gases de combustión y reducir la temperatura general a unos 700 grados Fahrenheit. Si este proceso de mezcla no está diseñado meticulosamente, los puntos calientes pueden persistir en la corriente y limitar la vida útil de la turbina.

Para diseñar el quemador previo para proporcionar una temperatura uniforme, utilizamos la dinámica de fluidos computacional (CFD) 3-D para modelar el proceso de combustión de oxígeno líquido y GNL. CFD predice el comportamiento del fluido resolviendo las ecuaciones de Navier-Stokes para describir cómo se relacionan la velocidad, la presión, la temperatura y la densidad de un fluido en movimiento. El CFD de los flujos de reacción, especialmente aquellos que también involucran un cambio de fase, es mucho más difícil porque también debe resolver la química junto con las ecuaciones de estado. Combustir el CFD solo se ha vuelto práctico con los recientes avances en modelos de física química y potencia de cómputo.

Hasta la fecha, hemos completado varios millones de horas centrales de modelado CFD de los procesos de combustión BE-4. El modelado del preburner muestra una buena mezcla y uniformidad de temperatura corriente arriba de la turbina. Los datos de combustión y temperatura que hemos recopilado en nuestras pruebas de subescala se correlacionan con nuestras predicciones de CFD y muestran que el tamaño de nuestro quemador previo y el diseño del elemento inyector cumplen con los requisitos de diseño. La capacidad de realizar simulaciones de CFD de combustión no elimina la necesidad de realizar pruebas rigurosas, pero acortará significativamente el ciclo de prueba-falla-corrección en el banco de pruebas. Te mantendremos actualizado.

Gradatim Ferociter!

Jeff Bezos

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