Szef ULA nadal nie jest pewien czy Vulcan będzie używał silnika BE-4. Powodem jest strach przed tym że silnik ten będzie o wiele lat opóźniony. A to może się wydarzyć jeżeli Blue Origin nie uda się opanować problemu stabilności spalania. Problem do dziś nie da się modelować komputerowo i jedynym sposobem na sprawdzenie czy silnik nie ma tego problemu są testy.
Niestabilność spalania w silniku rakietowym ma wiele przyczyn. Najprostsza do zwalczenia jest rezonans między ciągiem a ciśnieniem paliwa i utleniacza. Wzrost ciągu powoduje spadek ciśnienia na wejściu do turbosprężarki co powoduje spadek ciągu, wzrost ciśnienia itp. Ten problem się rozwiązuje przez odpowiednie ukształtowanie rur doprowadzających paliwo i utleniacz oraz przez instalacje gazowych „tłumików” eliminujących zmiany ciśnienia. Ten typ niestabilności zwykle pojawia się w czasie lotu rakiety a nie testowania silnika i dlatego kilka rakiet źle skończyło zanim zrozumiano ten problem.
Inny typ niestabilności spalania związany jest z za małą różnica ciśnienia pomiędzy komorą spalania a wtryskiwaczami. Powoduje to cykliczne przeskakiwanie spalania pomiędzy komorą a wtryskiwaczami. Powoduje to że wtryskiwacze pracują w znacznie wyższej temperaturze niż powinny co wcześniej czy później powoduje ich przepalenie i efektowną eksplozję. Temu problemowi łatwo zapobiec utrzymując właściwe ciśnienie na wtryskiwaczach.
Jednak najgorszy problem powstaje w momencie kiedy następuje rezonans akustyczno – chemiczny. To właśnie ten problem jest niezwykle trudny do modelowania. Częstotliwości rezonansowe są w zakresie ultradźwięków a różnice ciśnień mogą sięgać setek kilopaskali. Czasem powoduje to powstawanie stojącej fali akustycznej gdzie spalanie następuje wyłącznie w węzłach fali. Czasem rezonans powoduje przejście spalania z deflagacji w detonację. Rezonans może tez powodować wzrost prędkości wirowej paliwa w komorze do momentu kiedy siła odśrodkowa tworzy ciśnienie przekraczające możliwości komory.
Ciekawy jest sposób testowania silników – po uruchomieniu silnika odpala się ładunek wybuchowy mający na celu zakłócenie procesu spalania a następnie mierzy się czas powrotu do stabilnego spalania. Jeżeli silnik jest magicznie stabilny to powrót jest bardzo szybki. Jeżeli jednak oscylacje następują przez jakiś czas to komora spalania wymaga przeprojektowania.
Z oscylacjami walczy się na różne sposoby – zmieniając geometrię wtryskiwaczy, dokładając przegrody czy też komory rezonansowe a także zmieniając sam kształt komory.
Ryzyko powstania niestabilności spalania rośnie wraz z rozmiarem komory spalania. To właśnie z tego powodu Rosja nigdy nie zbudowała komory spalania porównywalnej rozmiarami do silnika F-1 od Saturna V. Konstruktorzy F-1 zresztą tez mieli wiele problemów z niestabilnością i tak naprawdę to do samego końca lotów nie udało się całkowicie zlikwidować tego problemu.
SpaceX nie chciał mieć problemów z niestabilnością komory spalania i dlatego wybrał rozwiązanie z tzw. pintle injector. Długo uważano ze takie rozwiązanie ogranicza maksymalny ciąg silnika ale patrząc na najnowsze Merliny wydaje się że SpaceX udało się udowodnić że to nieprawda. Niestety nie da się użyć tego rozwiązania do Raptora z uwagi na inny cykl pracy. Dlatego testy Raptora zajmą znacznie dłużej.
