BE-3U

BE-3U — это жидкостный ракетный двигатель (ЖРД), разработанный американской компанией Blue Origin (организация признана иностранным агентом в РФ 25.07.2024). Он работает на компонентах топлива «жидкий водород — жидкий кислород» (LH2/LOX) и предназначен для использования в качестве верхней ступени ракет-носителей. Двигатель является развитием модели BE-3 (используемой на первой ступени суборбитальной системы New Shepard) и отличается от него увеличенной тягой и возможностью многократного запуска в условиях вакуума.

История создания

Разработка BE-3U началась в середине 2010-х годов параллельно с проектом тяжёлой ракеты-носителя New Glenn. Компания Blue Origin приняла решение использовать на второй ступени New Glenn вариант двигателя BE-3, адаптированный для работы в безвоздушном пространстве и оснащённый выдвижным соплом. В 2019 году были проведены первые стендовые огневые испытания прототипа.

7 января 2023 года в ходе прямой трансляции с испытательного полигона в Техасе компания объявила об успешном завершении квалификационных испытаний двигателя. Ключевым этапом стало подтверждение возможности многократного (до 20 раз) повторного включения в условиях, имитирующих космический полёт.

Первое лётное применение BE-3U ожидается в составе второй ступени ракеты New Glenn, первый запуск которой запланирован на 2025 год. Также рассматривалась возможность использования двигателя в проекте лунного посадочного аппарата Blue Moon Mark 2.

Конструкция

BE-3U представляет собой однокамерный ЖРД с дожиганием окислительного газа. Основные конструктивные особенности:

• Камера сгорания: изготовлена из медного сплава с каналами охлаждения, по которым циркулирует жидкий водород. Конструкция рассчитана на работу в вакууме.
• Сопло: выдвижное, с радиационным охлаждением. Состоит из жаростойкого сплава (вероятно, ниобий или керамика). В сложенном состоянии занимает меньший объём, что облегчает размещение в отсеке второй ступени. После отделения первой ступени сопло выдвигается в рабочее положение.
• Турбонасосный агрегат (ТНА): одновальный, с турбиной, работающей на генераторном газе после камеры сгорания. Газовая турбина вращает насосы жидкого водорода и жидкого кислорода.
• Система зажигания: электрическая, с использованием воспламенителя, генерирующего факел для поджига топлива в камере.
• Система управления: двигатель оснащён сервоприводами для качания в двух плоскостях (качание на кардановом подвесе), что обеспечивает управление вектором тяги.

Отличия от BE-3

Технические характеристики

• Тип топлива: жидкий водород (горючее), жидкий кислород (окислитель).
• Тяга в вакууме: 710 кН (около 72,4 тонн-силы).
• Удельный импульс в вакууме: около 450 секунд (4,41 кН·с/кг). Точное значение официально не раскрывается.
• Сухая масса: ориентировочно 350–400 кг (официальные данные не опубликованы).
• Длина: около 2,5 м (в сложенном положении), около 4 м (с выдвинутым соплом).
• Диаметр камеры сгорания: примерно 460 мм.
• Число повторных включений: до 20 раз с паузами хранения в вакууме до нескольких часов.
• Система зажигания: электрическое (искровое).

Применение

Ракета-носитель New Glenn

BE-3U используется в качестве маршевого двигателя второй ступени ракеты New Glenn. Два двигателя BE-3U установлены на блоке второй ступени, который также оснащён системой многократного включения для выполнения манёвров выведения и захоронения на орбите. Компоненты топлива хранятся в криогенных баках из лёгких углепластиков.

Лунный посадочный аппарат Blue Moon

Проект Blue Moon Mark 2, выигравший контракт NASA в рамках программы Human Landing System (HLS), использует двигатель BE-7, разработка которого основана на технологиях BE-3U. BE-7 работает на тех же компонентах топлива, но имеет меньшую тягу (около 44,5 кН) и предназначен для мягкой посадки на поверхность Луны. Таким образом, BE-3U послужил технологической базой для создания лунного двигателя.

Испытания

Квалификационные испытания BE-3U, завершённые в 2023 году, включали:

• более 100 запусков на одном экземпляре двигателя;
• суммарно более 1000 секунд работы;
• имитацию условий вакуума (давление 1×10⁻⁵ мм рт. ст.) с использованием барокамеры;
• проверку повторного запуска после длительного периода («криогенного сна») — до 8 часов.

По заявлениям Blue Origin, двигатель продемонстрировал запас по надёжности более 200 % от расчётных эксплуатационных нагрузок.

Критика и перспективы

Основные замечания в адрес BE-3U связаны с низкой скоростью разработки: двигатель создавался более 8 лет, что привело к неоднократному переносу первого запуска New Glenn. Также критикуется недостаточная прозрачность: точные характеристики (удельный импульс, масса, ресурс) не разглашаются, что затрудняет сравнительный анализ с конкурентами (например, RL10 компании Aerojet Rocketdyne или KVD-1 разработки ГКНПЦ им. М. В. Хруничева).

В долгосрочной перспективе Blue Origin планирует использовать BE-3U в более мощных версиях ракеты New Glenn, а также для создания водородных разгонных блоков.

Источники

• Blue Origin. BE-3 U — Upper Stage Engine Specification Sheet (2023).
• NASA. Human Landing System (HLS) – Source Selection Statement, April 2021.
• Alan Boyle, «Blue Origin completes qualification testing of BE-3U engine», GeekWire, January 2023.
• Jeff Foust, «Blue Origin’s BE-3U engine qualifies for flight», SpaceNews, January 2023.
• НПО «Энергомаш» (справочные данные по сравнительным характеристикам ЖРД).