Jeff Bezos: Simulările computerelor vor reduce "test-Fail-Fix Loop" pentru motorul BE-4

Directorul de origine albastră, Jeff Bezos, a oferit astăzi o actualizare despre dezvoltarea companiei de aerospațiale a motorului său de rachete cu combustie BE-4, care va elimina eventuala dependență a Americii de motoarele fabricate de ruși pe care le utilizează în prezent.

Într-un e-mail în această dimineață către membrii listei de origine albastră, Bezos a anunțat că simulările de combustie BE-4 în care oxigenul nevărsat este introdus în fluxul de gaze pentru a menține lucrurile din cauza supraîncălzirii au progresat bine. Pentru a păstra totul frumos și constant, Bezos & co. utilizează 3D Dynamics Fluid Computational, o dezvoltare recentă pentru fizica chimică. Potrivit lui Bezos, CFD prezice comportamentul sau arderea cu oxigen lichid folosind ecuațiile Navier-Stokes - descriind interconexiunile vitezei, presiunii, temperaturii și densității fluidului.

"Abilitatea de a face simulări de combustie a CFD nu elimină necesitatea unor teste riguroase, dar va scurta în mod semnificativ bucla de test-fail-fix pe standul de testare", scrie Bezos.

Modelul BE-4, destinat utilizării în rachetele Blue Origin până în 2019, va alimenta racheta Vulcan în curs de dezvoltare a Alianței de Lansare a Alianței. ULA este în concurență cu SpaceX pentru a transporta sarcini utile și guvernamentale, cum ar fi sateliții și aprovizionările către Stația Spațială Internațională.

Blue Origin are o înțelegere cu ULA, în care ambele părți finanțează în comun dezvoltarea BE-4.

"Până în prezent, am terminat câteva milioane de ore de bază ale modelarea CFD a proceselor de ardere BE-4", scrie Bezos în actualizarea de astăzi. "Modelarea pre-arzătorului arată o bună amestecare și uniformitate de temperatură în amonte de turbină. Datele privind combustia și temperaturile pe care le-am adunat în testarea subscalelor noastre se corelează cu previziunile CFD și arată că dimensiunile noastre de preburnare și proiectarea elementului injectorului corespund cerințelor de proiectare. Abilitatea de a face combustia simulărilor CFD nu elimină necesitatea unor teste riguroase, dar va scurta în mod semnificativ bucla de test-fail-fix pe standul de testare. Vă vom ține la curent.

BE-4 este tocmai lovitura de stat pentru Bezos în ceea ce privește limitarea dependenței noastre de tehnologia rusă pentru rachete de putere; majoritatea motoarelor noastre provin de acolo, inclusiv tehnologia utilizată în prezent de ULA. Odată ce modelul BE-4 este complet, Bezos și Blue Origin vor avea încă o margine în lupta sa perpetuă cu SpaceX și cu CEO-ul său, rivalul Elon Musk.

Iată textul integral al e-mailului lui Bezos:

În pre-arzătorul BE-4, o parte foarte mică din combustibilul gazului natural lichefiat (LNG) se amestecă și arde cu tot oxigenul lichid al motorului pentru a produce oxigen gazos fierbinte, care este folosit pentru a conduce turbina și a roti turbopompii. Oxigenul și GNL arde stoichiometric peste 6000 de grade Fahrenheit, iar temperaturile de aproximativ 3000 de grade Fahrenheit sau mai mult sunt necesare pentru a aprinde și susține în mod fiabil reacția. Nici un material turbionar practic nu ar supraviețui la această temperatură, în special într-o aplicație reutilizabilă. Pentru a rezolva acest lucru, pre-arzătorul BE-4 amestecă oxigenul nears în fluxul de gaze arse pentru a dilua gazele de ardere și a reduce temperatura totală la circa 700 grade Fahrenheit. Dacă acest proces de amestecare nu este proiectat meticulos, punctele fierbinți pot persista în flux și limitează durata de viață a turbinei.

Pentru a proiecta preburnatorul pentru a asigura o temperatură uniformă, folosim Dynamics Fluid Computational 3-D (CFD) pentru a modela procesul de combustie cu GNL și oxigen lichid. CFD prezice comportamentul lichidului prin rezolvarea ecuațiilor Navier-Stokes pentru a descrie modul în care se referă viteza, presiunea, temperatura și densitatea unui fluid în mișcare. CFD de fluxuri de reacție, în special cele care implică și o schimbare de fază, este mult, mult mai dificilă, deoarece trebuie să rezolve chimia împreună cu ecuațiile de stare. Combustibilul CFD a devenit practic doar cu progresele recente în modelele fizicii chimice și în puterea de calcul.

Până în prezent, am terminat câteva milioane de ore de bază ale modelarea CFD a proceselor de ardere BE-4. Modelarea pre-arzătorului arată o bună amestecare și uniformitate de temperatură în amonte de turbină. Datele privind combustia și temperaturile pe care le-am adunat în testarea subscalelor noastre se corelează cu previziunile CFD și arată că dimensiunile noastre de preburnare și proiectarea elementului injectorului corespund cerințelor de proiectare. Abilitatea de a face combustia simulărilor CFD nu elimină necesitatea unor teste riguroase, dar va scurta în mod semnificativ bucla de test-fail-fix pe standul de testare. Vă vom ține la curent.

Gradatim Ferociter!

Jeff Bezos