Предыдущая статья про мощный "водородник".
Некоторое время назад, в то время когда на канале публиковался цикл статей про прелести водорода, "защитники" и "моглики" объясняли отсутствие мощных "водородников" с вакуумным запуском тем, что... в них нет необходимости. Что маломощный RL-10 закрывает все потребности.
Но жизнь вносит свои коррективы - и как только появился (смогли разработать) BE-3U - его установили на вторую ступень ракеты.
Мне возразили (те самые защитники и моглики) - это не так, и запускаемый в вакууме мощный "водородник" существует давно, запускается и перезапускается и используется для суборбитальных полетов на "Новом Шеппарде".
Разберемся с этим вопросом.
Речь идет про "водородник" BE-3PM
Начнем с основ. Знаменитый J-2 имел схему с газогенераторным открытым циклом
Компоненты топлива подаются, изначально под небольшим давлением в газогенератор, продукты сгорания крутят турбину и сбрасываются, отработанные, без дальнейшего использования. С турбиной связаны насосы компонентов топлива, которые подают их в газогенератор и в камеру сгорания двигателя. По мере раскрутки турбины и насосов (ТНА) давление топлива, давление в ГГ и в КС возрастает и двигатель выходит на заданный режим работы.
Во время разработки J-2, по официальной информации, разрабатывался и его вариант J-2S. Отличие - так называемый "цикл отвода продуктов сгорания"
Газогенератора нет, из КС забирается некоторое количество газов и отправляется на турбину. Далее - аналогично предыдущему.
Двигатель BE-3PM выполнен именно по такой схеме. Разработан, испытан и используется.
При запуске "Нового Шеппарда" двигатель запускается на земле, работает до высоты примерно 40 км и выключается. Далее ракета летит по инерции, достигает нижней границы космоса, происходит разделение корабля и носителя, и вниз они падают по раздельности.
На носителе установлены аэродинамические рули, тормоза и стабилизаторы. По мере увеличения плотности атмосферы на этих аэродинамических поверхностях появляются силы - тормозящие и управляющие. Ступень идет к месту посадки, и непосредственно у земли повторно включается двигатель и ступень мягко приземляется.
Хороший двигатель, с повторным запуском - для превращения в вакуумный достаточно соответствующее сопло, с большой степенью расширения и некоторые другие "косметические" изменения. Так? Да, но...
Специалисты BLUE ORIGIN не пошли по этому, такому казалось бы простому и понятному пути, а разработали во многом новый двигатель - BE-3U, вакуумный.
Главное отличие - открытый расширительный цикл - так сказано официально.
По имеющейся информации, закрытый расширительный цикла - когда все горючее (водород) проходит рубашку охлаждения двигателя, испаряется и нагревается, под давлением идет на турбину, отдает часть энергии давления (на турбине перепад давления), и далее так же под давлением подается в КС - имеет ограничение по тяге в 30 тс. По причине ограничения теплового потока, который испаряет водород. Поток же этот, если упрощенно - температура в КС на площадь поверхности КС и сопла.
Относительно открытого расширительного цикла указывается, что ограничение по тяге несколько выше, чем у закрытого цикла.
Физика здесь примерно такова. Тепловая энергия расходуется на фазовый переход - испарение водорода, и на повышение давления - нагрев газа.
В случае закрытого цикла это повешение давления для последующего срабатывания на турбине и преодоления давления в КС, суммарно.
В случае открытого цикла нет последовательного срабатывания давления - турбина и КС подключены параллельно. То есть верхний порог тяги выше.
Но то, что может быть выше более чем в два раза - сомнение остается. Весьма вероятно, что в BE-3U реализованы и другие решения, которые пока не оглашают.