Jeff Bezos：计算机模拟将减少BE-4引擎的“测试失败 - 修复循环”

Blue Origin首席执行官Jeff Bezos今天就航空航天公司BE-4燃烧火箭发动机的开发提供了最新消息，该发动机最终将消除美国对目前使用的俄制发动机的依赖。

在今天早上发给Blue Origin listserv成员的一封电子邮件中，Bezos宣布BE-4燃烧模拟将未燃烧的氧气引入气流以防止过热，进展顺利。为了保持一切美好和稳定，Bezos&co。正在使用3D计算流体动力学，这是化学物理学的最新发展。根据Bezos的说法，CFD使用Navier-Stokes方程预测行为或液氧燃烧 - 描述流体的速度，压力，温度和密度之间的相互关系。

“能够进行CFD模拟的能力并不能消除严格测试的需要，但它会大大缩短测试台上的测试 - 失败 - 修复环路，”Bezos写道。

预计将于2019年在Blue Origin的火箭上使用的BE-4将为联合发射联盟的开发中的火神火箭提供动力。 ULA与SpaceX竞争，将卫星和物资等私人和政府有效载荷运送到国际空间站。

Blue Origin与ULA达成协议，双方共同资助BE-4的开发。

“到目前为止，我们已经完成了数百万小时的BE-4燃烧过程的CFD建模，”Bezos在今天的更新中写道。 “预燃室的建模显示了涡轮机上游的良好混合和温度均匀性。我们在子量表测试中收集的燃烧和温度数据与我们的CFD预测相关，并表明我们的预燃器尺寸和喷油器元件设计符合设计要求。燃烧CFD模拟的能力并不能消除严格测试的需要，但它会显着缩短测试台上的测试 - 失败 - 修复环路。我们会及时通知您。“

在限制我们对俄罗斯技术依赖火箭的能力方面，BE-4对Bezos来说是一个妙招;我们的大部分发动机都来自那里，包括ULA目前使用的技术。一旦BE-4完成，Bezos和Blue Origin将在与SpaceX及其首席执行官Elon Musk的永久战斗中获得另一个优势。

以下是Bezos电子邮件的全文：

在BE-4预燃器中，发动机液化天然气（LNG）燃料的一小部分与发动机的所有液氧混合并燃烧，产生热气态氧气，用于驱动涡轮机并旋转涡轮泵。氧气和液化天然气按化学计量燃烧在华氏6,000华氏度以上，需要约3000华氏度或更高的温度才能可靠地点燃和维持反应。没有实际的涡轮机材料能够在该温度下存活，特别是在可重复使用的应用中。为了解决这个问题，BE-4预燃器将未燃烧的氧气混合到燃烧的气流中以稀释燃烧气体并将总体温度降低到大约700华氏度。如果不仔细设计这种混合过程，热点可能会持续存在于流中并限制涡轮机寿命。

为了设计预燃室以提供均匀的温度，我们使用3-D计算流体动力学（CFD）来模拟LNG和液氧燃烧过程。 CFD通过求解Navier-Stokes方程来预测流体行为，以描述移动流体的速度，压力，温度和密度如何相关。反应流的CFD，特别是那些也涉及相变的反应，是非常困难的，因为它还必须解决化学和状态方程。随着化学物理模型和计算能力的最新进展，燃烧CFD变得切实可行。

到目前为止，我们已经完成了数百万小时的BE-4燃烧过程的CFD建模。预燃室的建模显示出涡轮机上游的良好混合和温度均匀性。我们在子量表测试中收集的燃烧和温度数据与我们的CFD预测相关，并表明我们的预燃器尺寸和喷油器元件设计符合设计要求。燃烧CFD模拟的能力并不能消除严格测试的需要，但它会显着缩短测试台上的测试 - 失败 - 修复环路。我们会及时通知您。

Gradatim Ferociter！

杰夫贝索斯