Jeff Bezos : 컴퓨터 시뮬레이션이 BE-4 엔진의 "Test-Fail-Fix Loop"감소

Blue Origin의 Jeff Bezos 수석 부사장은 항공 우주 회사의 BE-4 연소 로켓 엔진 개발에 관한 업데이트를 오늘 발표했습니다.이 로켓 엔진은 현재 사용되는 러시아 제 엔진에 대한 미국의 의존도를 결국 제거 할 것입니다.

오늘 아침 Blue Origin listserv 회원들에게 보낸 이메일에서 Bezos는 과열을 방지하기 위해 미 연소 산소가 가스 흐름에 도입되는 BE-4 연소 시뮬레이션이 잘 진행되고 있다고 발표했습니다. Bezos & co. 최근에는 화학 물리학 분야의 3D 전산 유체 역학 (Computational Fluid Dynamics)을 사용하고 있습니다. Bezos에 따르면 CFD는 Navier-Stokes 방정식을 사용하여 유체의 속도, 압력, 온도 및 밀도의 상호 관계를 설명하는 동작 또는 액체 산소 연소를 예측합니다.

"연소 CFD 시뮬레이션을 수행해도 엄격한 테스트가 필요하지 않지만 테스트 스탠드에서 테스트 - 실패 - 수정 루프를 상당히 단축 할 수 있습니다."라고 Bezos는 말합니다.

2019 년까지 블루 오리진 (Blue Origin)의 로켓에 사용될 예정인 BE-4는 발사 된 발칸 (Uuliance)의 개발중인 발칸 (Vulcan) 로켓에 동력을 공급할 것입니다. ULA는 SpaceX와의 경쟁을 통해 국제 우주 정거장에 인공위성과 보급품과 같은 민간 및 정부 적 탑재 물을 운반합니다.

블루 오리진 (Blue Origin)은 양측이 공동으로 BE-4 개발을 지원하는 ULA와의 계약을 체결했습니다.

Bezos는 "현재까지 BE-4 연소 공정에 대한 수백만 시간의 핵심 CFD 모델링을 완료했습니다. "프리 버너의 모델링은 터빈 상류의 양호한 혼합 및 온도 균일 성을 보여줍니다. 우리의 서브 스케일 테스팅에서 수집 한 연소 및 온도 데이터는 CFD 예측과 상호 관련이 있으며 프리 버너 크기 조정 및 인젝터 요소 설계가 설계 요구 사항을 충족한다는 것을 보여줍니다. 연소 CFD 시뮬레이션을 수행해도 엄격한 테스트가 필요하지 않지만 테스트 스탠드에서 테스트 - 실패 - 수정 루프를 상당히 단축 할 수 있습니다. 우리는 당신을 계속 업데이트 할 것입니다."

BE-4는 로켓에 전력을 공급하기 위해 러시아 기술에 대한 우리의 의존도를 제한하는 측면에서 베조스에게는 커다란 장애물입니다. 대부분의 엔진은 ULA가 현재 사용하는 기술을 포함하여 거기에서 왔습니다. BE-4가 완성되면 Bezos와 Blue Origin은 SpaceX와 CEO 인 경쟁사 인 Elon Musk과의 끊임없는 전투에서 또 다른 우위를 점할 것입니다.

Bezos의 이메일 전문은 다음과 같습니다.

BE-4 프리 버너에서는 엔진의 액화 천연 가스 (LNG) 연료의 아주 작은 부분이 엔진의 모든 액체 산소와 혼합되어 연소하여 고온의 가스 산소를 생성하며 터빈을 구동하고 터보 펌프를 회전시키는 데 사용됩니다. 산소와 LNG는 화학 양 론적으로 화씨 6,000도 이상에서 연소되며, 반응을 안정적으로 발화시키고 지속시키기 위해서는 약 3,000 화씨 이상의 온도가 필요합니다. 실용적인 터빈 재료는 그 온도에서, 특히 재사용이 가능한 응용 분야에서는 생존 할 수 없습니다. 이를 해결하기 위해 BE-4 프리 버너는 연소되지 않은 산소를 연소 된 가스 흐름에 혼합하여 연소 가스를 희석하고 전체 온도를 약 화씨 700 도로 낮 춥니 다. 이 혼합 과정이 세 심하게 설계되지 않으면 핫 스폿이 스트림에 지속되어 터빈 수명을 제한 할 수 있습니다.

프리 버너가 일정한 온도를 제공하도록 설계하기 위해 LNG 및 액체 산소 연소 공정을 모델링하기 위해 3 차원 전산 유체 역학 (CFD)을 사용합니다. CFD는 움직이는 유체의 속도, 압력, 온도 및 밀도와 관련하여 Navier-Stokes 방정식을 풀어 유체 거동을 예측합니다. 반응 흐름의 CFD, 특히 상 변화를 포함하는 흐름은 주 방정식과 함께 화학을 풀어야하기 때문에 훨씬 더 어렵습니다. 연소 된 CFD는 화학 물리 모델과 컴퓨팅 파워의 최근 발전으로 만 실용화되었습니다.

현재까지 BE-4 연소 공정에 대한 수백만 시간의 핵심 CFD 모델링을 완료했습니다. 프리 버너의 모델링은 터빈의 상류에서 양호한 혼합 및 온도 균일 성을 보여줍니다. 우리의 서브 스케일 테스팅에서 수집 한 연소 및 온도 데이터는 CFD 예측과 상호 관련이 있으며 프리 버너 크기 조정 및 인젝터 요소 설계가 설계 요구 사항을 충족한다는 것을 보여줍니다. 연소 CFD 시뮬레이션을 수행해도 엄격한 테스트가 필요하지 않지만 테스트 스탠드에서 테스트 - 실패 - 수정 루프를 상당히 단축 할 수 있습니다. 우리는 당신을 계속 업데이트 할 것입니다.

Gradatim Ferociter!

제프 베조스