В 2014 году американская компания ULA провела конкурс на поставку двигателей для первой ступени своей новой ракеты «Вулкан» (Vulcan). По его итогам контракт был заключен не с опытной Aerojet Rocketdyne, предлагавшей разработать кислородно-керосиновые двигатели AR-1, а с молодым игроком на рынке – Blue Origin. Компания Джеффа Безоса успешно разработала и довела до эксплуатации небольшие водородные двигатели BE-3 и после них взялась за создание мощных кислородно-метановых двигателей BE-4. Они найдут применение не только не «Вулкане», но и на собственной частично многоразовой ракете «Нью Гленн» (New Glenn) компании Blue Origin.
BE-4 – жидкостный ракетный двигатель закрытого цикла, использующий сжиженный природный газ (метан) в качестве горючего и жидкий кислород в качестве окислителя. Он имеет тягу 245 тс (2,4 МН) при давлении в камере сгорания 134 атм. Двигатель изначально разрабатывался с упором на повторное использование и рассчитан на 100 стартов и посадок.
Изначально предполагалось, что ULA получит первые двигатели в 2017 году. Этот срок давно прошел, но разработка BE-4 до сих пор не завершена. Вчера сайт Arstechnica со ссылкой на анонимные и неофициальные источники в американской ракетно-космической отрасли описал те проблемы, с которыми столкнулась Blue Origin при работе над этим проектом.
Ракета New Glenn до сих пор находится на «бумажной» стадии, однако первый полет «Вулкана» запланирован на 2022 год. Летом 2020 года Blue Origin предоставила ULA два «примерочных» образца двигателя и планировала до конца года отгрузить два летных образца, но этого не произошло. Согласно актуальному графику, ULA получит летный двигатель в конце 2021 года, но и этот план, по данным Arstechnica, основан на предположении, что в ближайшее время разработчики не столкнутся с новыми проблемами.
Поначалу разработка BE-4 шла уверенно, хоть и с заметными задержками. Однако в мае 2017 года огневые испытания двигателя закончились аварией, которая была связана с работой турбонасосного агрегата и привела к частичному разрушению стенда. После этого разработка двигателя затормозилась, и это произошло сразу по нескольким причинам.
В том же 2017 году компанию Blue Origin возглавил новый человек – Боб Смит, при котором приоритет получили друге проекты. Разработка двигателей шла в условиях сниженных вложений в «железо». Такой подход позволил сэкономить средства. Альтернативной ему является подход с излишними вложениями в «железо», при котором компоненты и материалы у субподрядчиков закупаются в избыточном объеме. В этом случае разработка шла бы быстрее, но и расходы на нее возросли.
Ситуация начала меняться в 2019 году, когда сменился руководитель группы разработки BE-4 в Blue Origin. Спустя 12-18 месяцев его подход принес плоды, и работы пошли быстрее. Поскольку первоначальная оценка стоимости программы была чрезмерно оптимистичной (оговоренная с ULA цена оказалась ниже себестоимости), была создана новая команда, которая изучает вопрос снижения стоимости производства двигателя. Однако эта команда работает параллельно с основными разработчиками, которые должны завершить создание BE-4 как можно быстрее.
Дополнительные сложности разработки BE-4 связаны с тем, что заказчиком ракеты «Вулкан» компании ULA выступают американские военные. Они выдвигают очень жесткие требования к двигателю – в частности, к стабильности горения, – и достичь необходимых показателей оказалось нелегко. Как отметил источник Arstechnica, масса выпущенной по проекту «бумаги» превысит массу двигателя.
Большую часть 2019 года инженеры Blue Origin потратили на перепроектирование турбонасосного агрегата двигателя. В начале 2020 года шли испытания обновленного двигателя, но очередным ударом по графику стала пандемия COVID-19. В прошлом году инженеры, по большей части, работали удаленно.
Сейчас Blue Origin считает, что основные технические проблемы проекта решены. Инженеры успешно провели огневые испытания двигателя новой в конфигурации. В ходе теста двигатель без нареканий отработал приблизительную продолжительность своего включения на «Вулкане». Осенью 2021 года Blue Origin планирует испытания еще двух двигателей, которые будут близки к финальной версии, хоть и с некоторыми отличиями.
В настоящее время два летные образца двигателей для ULA находятся в процессе постройки. Официально Blue Origin обещает отгрузить их до конца года, но для этого специалистам компании придется очень поторопиться.
Первый двигатель пройдет упрощенные испытания и будет отправлен ULA сразу после осенних тестов, о которых говорилось выше. Таким образом, он отправится к заказчику без полноценных квалификационных испытаний. Такие испытания будут проведены только на его дублере – идентичном образце, который будет построен сразу после первого двигателя. Затем аналогичным образом Blue Origin поступит со вторым летным образцом BE-4.
Первый двигатель пройдет упрощенные испытания и будет отправлен ULA сразу после осенних тестов, о которых говорилось выше. Таким образом, он отправится к заказчику без полноценных квалификационных испытаний. Такие испытания будут проведены только на его дублере – идентичном образце, который будет построен сразу после первого двигателя. Затем аналогичным образом Blue Origin поступит со вторым летным образцом BE-4.