知名视频博主 Tim Dodd(Everyday Astronaut,每日宇航员)新发布了视频 “First Look Inside Blue Origin’s New Glenn Factory w/ Jeff Bezos“,该视频提供了一个独家参观机会,由杰夫·贝佐斯(Jeff Bezos)亲自带新格伦(New Glenn)火箭工厂,工厂位于佛罗里达州卡纳维拉尔角。Tim Dodd与贝佐斯一同参观了工厂,展示了正在建造的新一代新格伦火箭的各个部分。参观涵盖了火箭罐体的生产区、着陆装置、发动机装配以及复合材料车间等区域。
- 工厂与装配参观:
- 火箭罐体:
- 参观从火箭罐体的生产区开始,这些罐体是储存火箭燃料和氧化剂的关键部件。
- 生产过程包括搅拌摩擦焊接,这是一种高性能的技术,确保了接头的强度和耐用性。罐体由铝锂合金等先进材料制成,整个装配过程都针对重复使用进行了优化。
- 着陆装置:
- 着陆装置系统是火箭可重复使用的重要组成部分。着陆腿设计在着陆前几秒内展开,借助重力来减少展开机制的负荷。
- 设计中结合了从新谢泼德火箭(New Shepard)中学到的经验,使得着陆装置既轻便又高效,能够承受着陆时的冲击力。
- 第二级和氢罐:
- 火箭的第二级,容纳氢罐的部分,是参观的另一个重点。贝佐斯解释了处理液态氢的挑战,液态氢是一种非常轻但极冷的推进剂。
- 罐体的内部结构包括正交格栅(orthogrid)和等距格栅(isogrid)图案,这些图案有助于在保持强度的同时减轻重量。氦瓶的放置和安装对于飞行过程中压力的维持和结构完整性至关重要。
- 热防护与可重复使用性:
- 参观的大部分时间都集中在蓝色起源开发的热防护系统(TPS)上。该系统对于火箭的可重复使用性至关重要,保护其免受再入大气层时的极端高温影响。
- 热防护系统使用新谢泼德亚轨道火箭进行测试和验证,确保它能够在不需要大规模翻新下多次使用。
- 发动机装配:
- BE-4 和 BE-3U 发动机是推动新格伦火箭的动力,这些发动机在工厂内展示。这些发动机既可在海平面操作,也可在真空中操作,具有背靠背涡轮机和再生冷却系统等独特功能。
- 发动机的建造重点在于效率和可靠性,工厂内有着广泛的测试和质量控制措施。
- 火箭罐体:
- 制造技术:
- 复合材料与整流罩:
- 复合材料车间是制造火箭整流罩和有效载荷适配器的地方。这些组件由碳纤维制成,使用先进的铺带机精确控制材料的放置,以最大限度地提高强度并减少重量。
- 整流罩是大型结构,保护火箭在上升过程中免受外界损害,设计时尽可能轻便,同时提供必要的结构完整性。
- 数控加工:
- 工厂内拥有最先进的数控机床,用于制造火箭建造所需的正交格栅和等距格栅面板。这些机器具有高度的精度,确保火箭的每个部件都符合精确的规格。
- 复合材料与整流罩:
通过视频可以看出,蓝色起源对火箭的可重复使用性极其重视,每个组件都设计为多次使用。制造过程高度依赖先进材料和精密工程,确保火箭能够在极端条件下可靠运行。此外,蓝色起源不仅在建造火箭,还在为太空旅行常规化和可及性的未来奠定基础。
视频后段聊到BE-3U发动机的“双轴反向旋转涡轮”,令人印象深刻。贝佐斯侃侃而谈,看得出他对自家技术还是蛮了解,言语中也表露出自豪感:
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所以这是没有喷管裙的BE3U发动机。它的泵配置非常有趣。
它是背靠背的涡轮机。这个是一个开放膨胀循环的一部分。部分燃料流过推力室,对推力室进行再生冷却。对,正是如此。在这个过程中它会吸收大量的热量。因此它具有大量的焓,然后这些焓被输送到涡轮机中。
对,所以这些高温氢气首先流经氢泵涡轮。因为它需要最多的能量。它需要最高的功率,最多的能量。然后,当它离开氢涡轮时,它进入氧涡轮。哇,仍然有足够的能量。因此基本上你可以看到,这是高能量的高温氢气进入的地方。然后它通过。
这里是氢泵。它流经氢涡轮,向下流动。然后这里是氧涡轮,这是氧泵。然后它流经氧涡轮。这里有一个非常巧妙的细节。两个涡轮是反向旋转的。
真的吗?因为这些泵的效率非常重要。是的,即使只提高几个点的效率也是很大的差别。通过涡轮流动的一个废产品是你的涡轮排气总是带有一点旋转成分。是的,那些旋转成分是被浪费掉的。所以其中有能量是你希望能够捕获的。但是你无法捕获,除非你有一个,如果你有一个第二个涡轮,并且它以相反的方向旋转,它就能捕获第一个涡轮的废能量。这实际上可以提高几个点的效率。
哇。然后在它通过这个涡轮后,这里有一个我会向你展示另一个技巧。所以这是涡轮排气从这里出来然后有另一个管道,它在组装的最后阶段才安装。
对。但这个管道连接到这里,它将涡轮排气引导到这个大歧管中。然后那个涡轮排气冷却喷管裙。问题是,你打算如何处理你的涡轮排气?对,在开放循环中有什么用处吗?像这样的开放循环中?答案是有的。是的,你可以用它来冷却你的裙子延伸部分。作为薄膜冷却,用于喷管裙。这就是这个大歧管的作用。哇,这不是很有趣吗?所以这是氢气从那里出来。因为你不想用氧气来进行薄膜冷却。是氢气。所以这会…我们可以在这边看到。
这是高压氢气。好的,对。从氢泵出来的高压氢气。所以这是泵,从泵的高压出口出来的地方。它分成两条路径。这是主路径。大部分氢气走这条路径。它直接进入喷射器。通过主燃料阀门那里。对。这是少量氢气,高压氢气从这里进去,进入再生通道。这部分是冷却燃烧室的。对。然后它出来后进入那边,并环绕着进入涡轮。此时它已经变成高温氢气了。它的ISP(注:比冲,Specific Impulse)为445秒。哇。这是考虑到所有因素之后,你知道的,它甚至不是闭循环,但仍然能达到445秒。
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