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BE-3

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1. 개요

BE-3는 블루 오리진이 개발한 액체 수소/액체 산소 극저온 로켓 엔진이다. 2013년 개발이 발표되었으며, 뉴 셰퍼드 준궤도 차량의 시험 비행에 사용되었다. BE-3는 BE-3PM과 BE-3U의 두 가지 주요 변형이 있으며, BE-3PM은 펌프 공급 방식과 연소 탭오프 사이클을 사용하고, BE-3U는 익스팬더 사이클 방식을 채택한다. BE-3U는 뉴 글렌 로켓의 2단계 추진에 사용될 예정이다.

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BE-3
기본 정보
BE-3 엔진 시험 중
유형액체 로켓 엔진
제작 국가미국
제작사블루 오리진
사용뉴 셰퍼드, 뉴 글렌 (2/3단)
상태운용 중
최초 사용일2015년 4월 29일
연료 및 산화제
연료LH2
산화제LOX
혼합비알 수 없음
엔진 사이클
엔진 사이클탭 오프 사이클
펌프알 수 없음
성능
추력 (진공)769 kN
추력 (해수면)488 kN
추력 조절 범위18–100%
무게 대비 추력알 수 없음
연소실 압력알 수 없음
비추력알 수 없음
비추력 (진공)알 수 없음
비추력 (해수면)알 수 없음
총 역적알 수 없음
연소 시간알 수 없음
용량알 수 없음
크기
길이알 수 없음
직경알 수 없음
건조 중량알 수 없음

2. 역사

BE-3 엔진 개발은 블루 오리진의 초기 로켓 엔진 개발 노력의 일환으로 시작되었다.[2] 2012년 프랫 & 휘트니 로켓다인이 에어로젯에 인수된 후, 블루 오리진은 BE-4 개발에 ULA(United Launch Alliance)와 협력하고 액체 로켓 엔진 사업에 진출했다.[1]

2013년 1월, 블루 오리진은 새로운 액체 수소/액체 산소(LH2/LOX) 극저온 로켓 엔진인 BE-3 개발을 발표했다. 초기 추력은 100000lbf로 발표되었으며, NASA 스테니스에서 초기 추력실 테스트가 계획되었다.[3] 2013년 말, BE-3는 단일 테스트 시퀀스에서 깊은 스로틀, 최대 출력, 장시간 및 신뢰할 수 있는 재시동을 시연하며 성공적으로 테스트되었다.[4] NASA는 테스트 비디오를 공개했다.[5]

2013년 12월, 엔진은 해수면 근처 지상 테스트 스탠드에서 수행된 테스트를 통해 최대 출력 110000lbf, 최소 추력 25000lbf까지 스로틀 다운이 가능함을 보여주었다.[4] 2015년 4월, 엔진의 테스트 스탠드 테스트가 완료되었으며, 450회 이상의 엔진 점화와 500분 이상의 누적 엔진 테스트 시간이 기록되었다.

2015년 4월 29일, BE-3PM 엔진을 탑재한 뉴 셰퍼드 준궤도 차량의 첫 시험 비행이 실시되어 고도 93500m에 도달했다.[11] 2015년 4월, 유나이티드 런치 얼라이언스(ULA)는 2020년대 ULA 벌컨 궤도 발사체의 주요 상단이 될 예정인 새로운 2단 로켓 첨단 극저온 진화형 스테이지(ACES)에 BE-3 사용을 고려하고 있었다.[12]

2016년 1월, 미국 공군은 오비탈 ATK에 블루 오리진 BE-3U용 확장 가능한 로켓 엔진 노즐 개발에 대한 부분적인 개발 자금을 지원했다.[14][15]

2021년 7월 20일, 이 엔진 설계는 뉴 셰퍼드의 첫 유인 비행에 사용되었다.[16]

2022년 9월 12일, 뉴 셰퍼드 3 발사 중단 및 차량 손실 발생 (제어되지 않은 엔진 고장).

3. 엔진 설계

BE-3 엔진은 블루 오리진이 2000년대 초반부터 개발해 온 로켓 엔진이다. 초기에는 고농도 과산화수소를 추진제로 사용하는 BE-1 (추력 2000lbf), 케로신과 과산화수소를 사용하는 BE-2 (추력 31000lbf) 엔진을 개발했다.[2]

2013년, 블루 오리진은 액체 수소/액체 산소(LH2/LOX)를 사용하는 극저온 로켓 엔진인 BE-3를 개발한다고 발표했다. 초기에는 100000lbf의 추력을 낼 것으로 예상되었으나,[3] 이후 해수면 근처 지상 테스트 결과 최대 110000lbf의 추력을 낼 수 있으며, 25000lbf까지 추력 조절(스로틀 다운)이 가능한 것으로 확인되었다.[4] 2015년에는 최소 추력 20000lbf로 스로틀링 범위가 더 넓어진 최종 사양이 발표되었다.[8]

2013년 말까지 텍사스 주 반 혼 근처의 블루 오리진 테스트 시설에서 160회 이상의 시동과 9100s의 작동 시간을 기록했으며,[4][6] 2015년 4월까지 450회 이상의 엔진 점화와 500분 이상의 누적 엔진 테스트를 완료했다.[8][9][10]

2015년에는 유나이티드 런치 얼라이언스(ULA)가 개발 중인 벌컨 로켓의 상단에 BE-3 엔진 사용을 고려하기도 했다.[12]

BE-3는 뉴 셰퍼드 2단과 3단에 사용될 예정인 BE-3U와 같이 다양한 파생형으로 개발되었다. BE-3U는 익스팬더 브리드 사이클 방식을 채택하고 있다.[35]

3. 1. BE-3PM

BE-3PM은 BE-3의 1단 변형으로, 펌프 공급 엔진 설계를 사용하며, 연소 탭오프 사이클 방식을 사용한다.[10][9][7][6] 연소 탭오프 사이클은 주 연소실에서 소량의 연소 가스를 추출하여 엔진 터보펌프에 동력을 공급하는 방식이다.[7][6]

2013년 1월, 블루 오리진은 새로운 액체 수소/액체 산소(LH2/LOX) 극저온 로켓 엔진인 BE-3 개발을 발표했다. 초기에는 100000lbf의 추력을 낼 것으로 예상되었으며, 2013년 2월 중순에 NASA 스테니스에서 초기 추력실 테스트가 계획되었다.[3] 추력실 테스트는 2013년 중에 실시되었다.[5]

2013년 말, BE-3는 "단일 테스트 시퀀스에서 깊은 스로틀, 최대 출력, 장시간 및 신뢰할 수 있는 재시동을 시연"하여 성공적으로 테스트되었다.[4] NASA는 테스트 비디오를 공개했다.[5]

2013년 12월까지, 블루 오리진은 해수면 근처 지상 테스트 스탠드에서 수행된 엔진 테스트를 통해 엔진 사양을 업데이트했다. 엔진은 최대 출력에서 110000lbf의 추력을 생성할 수 있었고, 특정 발사체에서 필요한 경우 제어된 수직 착륙에 사용하기 위해 25000lbf까지 스로틀 다운할 수 있었다.[4] 2015년 4월에 출시된 최종 엔진 사양에는 최소 추력 20000lbf가 포함되었으며, 이전 발표된 최대 출력 추력 사양을 유지하면서 예비 수치보다 20% 더 넓은 스로틀링 기능을 유지했다.[8]

2013년 12월 기준으로, 이 엔진은 "텍사스주 반 혼 근처 블루 오리진의 테스트 시설에서 160회 이상의 시동과 의 작동을 시연했다."[4][6] BE-3의 추가 테스트는 2014년에 완료되었으며, 엔진은 "축소형 부스터 준궤도 임무 사이클을 시뮬레이션했다."[7]

2015년 4월까지 엔진의 테스트 스탠드 테스트가 완료되었으며, 450회 이상의 엔진 점화와 500분 이상의 누적 엔진 테스트 시간이 기록되었다. 블루 오리진은 2015년 후반에 BE-3PM 엔진을 탑재한 ''뉴 셰퍼드'' 차량의 첫 번째 테스트 비행을 실시할 것이라고 밝혔다.[8][9][10]

2015년 4월 29일, 블루 오리진은 93500m 고도까지 부스트 프로파일을 비행하면서, BE-3PM[10][9] 엔진의 첫 번째 시험 비행을 ''뉴 셰퍼드'' 준궤도 차량으로 실시했다.[11]

3. 2. BE-3U

블루 오리진은 BE-3의 개방형 익스팬더 사이클 변형인 BE-3U를 개발했다. 이 엔진 2기가 뉴 글렌 2단계 추진에 사용될 것이다.[18]

2015년 11월, BE-3U는 150000lbf의 진공 추력을 가질 것으로 예상되었다.[17] 2019년 2월, 블루 오리진은 뉴 글렌에 사용된 BE-3U의 추력을 160000lbf로 업데이트했다.[19] 2024년 8월, 제프 베이조스는 BE-3U의 추력이 172000lbf로 상향 조정되었으며, 비추력은 445초라고 밝혔다.[21] 이후 보도 자료에서 추력은 173000lbf로 수정되었다.[22]

4. 기술 사양

BE-3는 2000년대 블루 오리진의 초기 로켓 엔진 개발 노력을 따르는 엔진이다. 2013년 1월, 회사는 새로운 액체 수소/액체 산소(LH2/LOX) 극저온 로켓 엔진인 BE-3 (Blue Engine 3)의 개발을 발표했다.[3] 이 엔진은 원래 100000lbf의 추력을 생산할 것으로 발표되었다.[3]

2013년 말, BE-3는 "단일 테스트 시퀀스에서 깊은 스로틀, 최대 출력, 장시간 및 신뢰할 수 있는 재시동을 시연"하여 성공적으로 테스트되었다.[4]

2013년 12월까지 블루 오리진은 해수면 근처 지상 테스트 스탠드에서 수행된 엔진 테스트를 통해 엔진 사양을 업데이트했다. 이는 엔진이 최대 출력에서 110000lbf의 추력을 생성할 수 있으며, 25000lbf까지 성공적으로 스로틀 다운할 수 있음을 보여주었다.[4] 2015년 4월에 출시된 최종 엔진 사양에는 최소 추력 20000lbf가 포함되었으며, 이전에 발표된 최대 출력 추력 사양을 유지했다.[8]

기준, 이 엔진은 "텍사스주 반 혼 근처 블루 오리진의 테스트 시설에서 160회 이상의 시동과 의 작동을 시연했다."[4][6]

2015년 4월까지 엔진의 테스트 스탠드 테스트가 완료되었으며, 450회 이상의 엔진 점화와 500분 이상의 누적 엔진 테스트 시간이 기록되었다.[8][9][10]

결과적으로, 블루 오리진은 4월 29일에 고도까지 비행하면서, BE-3PM[10][9] 엔진의 첫 번째 시험 비행을 ''뉴 셰퍼드'' 준궤도 차량으로 실시했다.[11]

해수면 버전의 엔진인 BE-3PM 개발이 완료되어 2015년 초에 완전히 인증되었다.[13]

BE-3PM (해수면 버전)의 성능은 다음과 같다.

항목성능
최대 추력110000lbf[6][23]
스로틀 감소 능력20000lbf[8]


참조

[1] 웹사이트 A First Look http://bt.e-ditionsb[...]
[2] 웹사이트 Blue Origin Technology https://www.blueorig[...] Blue Origin 2016-10-25
[3] 뉴스 Updates on commercial crew development http://www.newspacej[...] 2013-01-17
[4] 뉴스 Blue Origin Tests New Engine in Simulated Suborbital Mission Profile http://www.parabolic[...] 2013-12-03
[5] 뉴스 Video of Blue Origin Engine Test http://www.parabolic[...] 2013-12-03
[6] 뉴스 Blue Origin Tests New Engine http://aviationweek.[...] Aviation Week 2013-12-09
[7] 뉴스 Blue Origin Commercial Crew Development Status Report http://www.parabolic[...] 2014-11-14
[8] 뉴스 Blue Origin Completes BE-3 Engine as BE-4 Work Continues http://spacenews.com[...] 2015-04-07
[9] 뉴스 Space tourism from companies like SpaceX, Virgin Galactic and Blue Origin could undo work to repair ozone layer, study finds https://news.sky.com[...] 2022-06-27
[10] 웹사이트 BE-3 https://www.blueorig[...] Blue Origin
[11] 뉴스 Blue Origin's New Shepard Vehicle Makes First Test Flight http://spacenews.com[...] 2015-04-30
[12] 뉴스 ULA's Vulcan Rocket To be Rolled out in Stages http://spacenews.com[...] 2015-04-13
[13] 웹사이트 Our Approach to Technology https://www.blueorig[...] 2015-05-01
[14] 뉴스 Orbital ATK, SpaceX Win Air Force Propulsion Contracts http://spacenews.com[...] 2016-01-13
[15] 웹사이트 Contracts: Air Force http://www.defense.g[...] 2016-01-13
[16] 뉴스 Jeff Bezos, Mark Bezos, Wally Funk and Oliver Daemen reach space, return safely on Blue Origin's New Shepard rocket https://www.washingt[...] 2021-07-20
[17] 강연 ISPCS 2015 Keynote https://www.youtube.[...] 2015-11-13
[18] 기타 BE-3 test update https://twitter.com/[...] Blue Origin 2018-08-10
[19] 웹사이트 BE-3 https://www.blueorig[...] 2022-12-10
[20] 웹사이트 Blue Origin lays out ambitious plan for rocket engine production as it opens Alabama factory https://www.geekwire[...] 2020-02-18
[21] AV media First Look Inside Blue Origin's New Glenn Factory w/ Jeff Bezos! https://www.youtube.[...] 2024-08-15
[22] 웹사이트 New Glenn Completes Second Stage Hotfire https://www.blueorig[...] Blue Origin 2024-09-23
[23] 뉴스 Blue Origin's suborbital plans are finally ready for flight http://www.thespacer[...] 2015-04-13
[24] 뉴스 Blue Origin’s suborbital plans are finally ready for flight http://www.thespacer[...] 2015-04-13
[25] 뉴스 ULA gets vague on Vulcan upgrade timeline https://spacenews.co[...] SpaceNews 2019-11-20
[26] 뉴스 Updates on commercial crew development http://www.newspacej[...] 2013-01-17
[27] 뉴스 Blue Origin Tests New Engine in Simulated Suborbital Mission Profile http://www.parabolic[...] 2013-12-03
[28] 뉴스 Video of Blue Origin Engine Test http://www.parabolic[...] 2013-12-03
[29] 뉴스 Blue Origin Tests New Engine http://aviationweek.[...] Aviation Week 2013-12-09
[30] 뉴스 Blue Origin Commercial Crew Development Status Report http://www.parabolic[...] 2014-11-14
[31] 뉴스 Blue Origin Completes BE-3 Engine as BE-4 Work Continues http://spacenews.com[...] 2015-04-07
[32] 뉴스 Blue Origin’s New Shepard Vehicle Makes First Test Flight http://spacenews.com[...] 2015-04-30
[33] 뉴스 ULA’s Vulcan Rocket To be Rolled out in Stages http://spacenews.com[...] 2015-04-13
[34] 웹사이트 Our Approach to Technology https://www.blueorig[...] Blue Origin 2015-05-01
[35] 기타 BE-3 test update https://twitter.com/[...] Blue Origin 2018-08-10



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