Итак, ULA и Blue Origin объявили, что разрабатывают ракетный двигатель LOX/LNG ( ссылка ). Насколько я понимаю, СПГ — это менее чистая форма метана (CH4). Это правильно? Почему они анонсируют двигатель на СПГ, а не на метан?
Теоретически сжиженный природный газ (СПГ) менее чист и может содержать меньшее количество высоконасыщенных углеводородов (алканов), таких как этан, пропан, бутан, а также азот, оксиды углерода и так далее.
На практике даже жидкое метановое топливо может смешиваться с другими соединениями намеренно для стабильности горения, производительности или для контроля температуры выхлопных газов, а незаполненные газы (азот или гелий), обеспечивающие давление пороха и предотвращающие выплескивание, могут смешиваться с ним в меньших количествах по дизайну .
С точки зрения производительности (удельный импульс) не должно быть большого преимущества в пользу жидкого метана. СПГ с его более высоким содержанием углеводородов вносит немного больше углерода в сгорание, поэтому температура выхлопных газов также может немного возрасти с увеличением количества продуктов сгорания углекислого газа, что требует небольшого дросселирования двигателя. Но поскольку ракеты обычно летают на богатой топливом смеси, а сжигание СПГ с большим содержанием топлива производит больше свободного водорода (именно так на самом деле производится большая его часть), технически вы также получите немного более высокую скорость продуктов выхлопа в качестве вторичного горения, поскольку продукты выхлопа смешиваются с атмосферным кислородом. Это должно уравновесить ситуацию, если вы планируете несколько более выраженную нестабильность горения СПГ.
Так что особой разницы нет, и, возможно, самая заметная из них заключается в том, что СПГ использует в своем названии слово « натуральный », что может привести к тому, что одни лишь выхлопы пройдут милю или две дальше во все более важной сфере связей с общественностью.
Изменить, чтобы добавить : это связано, поэтому я хотел добавить его в эту тему:
Во время пресс-конференции, на которой было объявлено о партнерстве United Launch Alliance (ULA) и Blue Origin в разработке BE-4 (Blue Engine 4), построенного в США преемника (но не замены 1:1) российского двигателя РД-180 , Джефф Безос ( предприниматель и основатель Blue Origin) и Тори Бруно (президент ULA) обсуждают некоторые детали анонсированного нового двигателя. Несколько выводов:
Пока неясно, на каких транспортных средствах его планируется использовать, в ожидании дальнейшей проверки двигателя. Однако, вероятно, не слишком смело утверждать, что первое семейство ракет-носителей, на которых он будет использоваться, будет тем же самым, которое в настоящее время зависит от поставок и наличия двигателей РД-180 и транспортных средств, которые ULA использует для обеспечения гарантированного доступа к космос для ВВС США (USAF) и их программы Evolved Expendable Launch Vehicle (EELV) — так что Atlas V .
Учитывая тягу РД-180 в 860 568 фунтов силы (3,83 МН) с его конструкцией с двумя соплами, также, вероятно, будет справедливо предположить, что разгонные ступени БЕ-4 первоначально будут использовать два таких двигателя для общей тяги примерно 1 100 000 фунтов силы (на уровне моря). ) на новых рабочих лошадках EELV, доставляющих более тяжелые грузы на более высокие орбиты, и с одним двигателем для приложений с более легкими полезными нагрузками, возможно, в качестве преемника Delta II (более чем удвоенная тяга Rocketdyne RS-27A может упростить его зависимость от твердотопливных ракетных ускорителей).
Двигатели BE-4 не будут использоваться также на недавно анонсированном суборбитальном космическом корабле Blue Origin New Shepard . Он будет использовать двигатели BE-3 , работающие на жидком водороде / жидком кислороде (LH2 / LOX) .
Сжиженный природный газ — это, прежде всего, CH4 (метан). Однако, поскольку он получен из природных источников, а не синтезирован, он содержит другие компоненты в небольших количествах.
Достаточно низко, чтобы электростанции, плите, сушилке или даже автомобильному двигателю, вероятно, было все равно.
Но ракетный двигатель гораздо более чувствителен, он использует ТОННЫ топлива в секунду, и все, что меньше чистоты, может стать реальной проблемой.
RP1 также в основном керосин. Но на самом деле RP1 — это просто улучшенная форма керосина, в которой сведены к минимуму другие нежелательные компоненты.
Технически CH4 или метан отличается от СПГ, но в просторечии СПГ становится дешевым и более доступным благодаря фрекингу и горизонтальному бурению, люди больше знают о СПГ.
Так что скорее всего это маркетинговое решение. LOX/LNG люди воспримут как дешевое топливо, тогда как метан CH4 выглядит дорого и экзотично. Но, разрабатывая для СПГ, они экономят на топливе, что в мире повторного использования может стать важным фактором. Интересно, что SpaceX со своим двигателем Raptor по-прежнему использует метан вместо СПГ.
Это чисто экономика. Цена играет ключевую роль в бизнесе космических запусков, и одним из наиболее важных компонентов цены запуска является топливо. Цена керосина составляет около 20 долларов США за миллион БТЕ, а СПГ можно купить в США примерно по 6 долларов США за миллион МВТЕ.
Еще до того, как фрекинг стал мейнстримом, считалось, что будущее за сжижением природного газа с месторождений, где трубопроводы были невозможны, и криогенной транспортировкой. В США и Японии был большой рынок, и Китай надеялся стать больше, чем оба в будущем. Экономика, казалось, существовала, поэтому по всему миру начали строить чрезвычайно дорогие заводы по сжижению. Затем на сцену вышел гидроразрыв, и цена на газ в США упала до минимума, и СПГ потерял свой крупнейший рынок. Это привело к снижению цен на СПГ. Значительная часть приемных терминалов СПГ в США находится на побережье Мексиканского залива, удобном для предполагаемых стартовых площадок обеих компаний. Итак, у вас есть много СПГ, который можно купить по конкурентоспособным ценам с уже существующей инфраструктурой доставки.
То, что у керосина действительно есть, — это плотность энергии, у керосина примерно на 50% больше энергии на единицу объема, чем у СПГ, поэтому вам нужны топливные баки большего размера с соответствующими штрафами за вес. Это означает, что вам нужно больше топлива, чтобы поднять больший вес. Однако более чем в 3 раза более высокая стоимость СПГ должна быть оправдана, иначе эти компании не будут его делать.
2voyage
ооо