SABER hybridmotor. För atmosfären och för rymden

Innehållsförteckning:

SABER hybridmotor. För atmosfären och för rymden
SABER hybridmotor. För atmosfären och för rymden

Video: SABER hybridmotor. För atmosfären och för rymden

Video: SABER hybridmotor. För atmosfären och för rymden
Video: ДЕТЕКТОР ЛЖИ С КОМАНДОЙ А4 ! 2024, Mars
Anonim
Bild
Bild

Under de senaste åren har det brittiska företaget Reaction Engines Limited (REL), i samarbete med andra organisationer, utvecklat projektet SABER (Synergetic Air Breathing Rocket Engine). Målet med detta projekt är att skapa en helt ny hybridmotor som kan använda atmosfärisk luft och en flytande oxidator. Hittills har projektet visat viss framgång.

Projektutveckling

Konceptet med REL SABER -motorn bygger på idéer som fastställts och delvis testades på åttiotalet. Vid den tiden utvecklade brittiska specialister HOTOL -rymdplanet, för vilket en hybridmotor av LACE -typen föreslogs. Det projektet kunde inte genomföras, men hans förslag användes i ny utveckling.

Utformningen av SABER i sin nuvarande form började vid de senaste decennierna. Vissa studier har utförts för att forma hybridmotorns övergripande utseende och bestämma vägen för dess utveckling. I framtiden kunde REL intressera potentiella kunder och få support, vilket påskyndade arbetet.

Bild
Bild

Nu har REL slutfört huvuddelen av konstruktionsdokumentationen och börjat testa enskilda motorkomponenter. Två egna testanläggningar i Storbritannien och USA används för att testa produkter.

Några av komponenterna och koncepten har testats i praktiken och har bevisat sin potential. Inom en snar framtid bör en fullfjädrad prototyp av en hybridmotor finnas tillgänglig, inklusive alla testade komponenter. Dess testning under förutsättningarna för montern börjar 2020-21. Tidpunkten för utseendet på en motor som är lämplig för installation på riktiga flygplan är fortfarande okänd. Detta kommer sannolikt inte att hända förrän under andra halvan av tjugoårsåldern.

Hybrid design

SABER -produkten måste fungera i atmosfären och bortom, utveckla den nödvändiga kraften och ge acceleration till höga hastigheter. Sådana krav har lett till behovet av en speciell design med specifika funktioner. Den innehåller element som är karakteristiska för turbojet-, ramjet- och vätskedrivande raketmotorer. Deras användning i olika kombinationer gör det möjligt att ha flera driftsätt för olika flygresor.

Bild
Bild

SABER -motorn innehåller flera huvudkomponenter i ett enda hus. Produktens huvuddel ges under det främre luftintaget med en central kropp. Den senare är gjord i form av en konisk kåpa och kan flyttas längs motorns axel för att ändra lufttillförseln till systemet. I vissa lägen är lufttillförseln helt avstängd.

Ett kylsystem för den inkommande luften placeras direkt bakom inloppet. Det beräknas att när man flyger med höga hastigheter ska luftintaget värmas upp till en temperatur på 1000 ° C eller högre. En speciell förkylare med flera tusen tunna rör fyllda med flytande helium bör sänka lufttemperaturen till negativa värden på en bråkdel av en sekund. Ett system för isbildning tillhandahålls.

Den centrala delen av motorn upptar den s.k. kärnan är en speciell kompressor utformad för att komprimera den inkommande luften innan den skickas till förbränningskammaren. I detta avseende liknar SABER traditionella turbojetmotorer, men det saknar turbinen bakom förbränningskammaren och några andra element. Kompressorn drivs av en turbin som tar energi från luftkylningssystemet.

Förbränningskammaren från SABER -kompositionen liknar sammansättningarna av raketmotorer med flytande drivmedel. Med hjälp av en turbopump föreslås att man levererar bränsle och en oxidator - gasformig luft eller flytande syre, beroende på driftläge. I båda lägena används flytande väte som bränsle.

Bild
Bild

Runt huvudförbränningskammaren finns en andra kammare som liknar en ramjetmotor. Den är utformad för att fungera i vissa lägen och öka den totala motorns dragkraft. Precis som huvudförbränningskammaren kör den extra genombränningskammaren på väte.

Nu är målet med SABER -projektet att utveckla en hybridmotor med tillräckligt hög prestanda och begränsade dimensioner. Den färdiga produkten ska inte vara större än den seriella Pratt & Whitney F135 - högst 5,6 m lång och mindre än 1,2 m i diameter. Samtidigt bör mångsidighet och hög prestanda säkerställas.

Beroende på driftläge kommer ett sådant SABER -alternativ att kunna flyga med hastigheter upp till M = 25. Den maximala dragkraften i "luft" -läget når 350 kN, i raketläget - 500 kN. Den främsta positiva egenskapen är förmågan att lösa alla problem med en enda motor.

Driftsätt

SABER -motorn kan användas på fordon i olika klasser, främst på flyg- och rymdfarkoster. Förekomsten av flera driftsätt ger möjlighet till horisontell start och landning, flygning i atmosfären och inträde i omloppsbana.

SABER hybridmotor. För atmosfären och rymden
SABER hybridmotor. För atmosfären och rymden

Start och flygning i atmosfären bör utföras med det första motorläget. I detta fall är luftintaget öppet och "kärnan" tillför tryckluft till förbränningskammaren. Efter acceleration till höga supersoniska hastigheter slås förbränningskammaren med direktflöde på. Användningen av två kretsar, enligt beräkningar, ger en flyghastighet på upp till M = 5, 4.

För ytterligare acceleration används det tredje läget. På den stängs luftintaget och flytande syre tillförs huvudförbränningskammaren. Faktum är att i denna konfiguration blir SABER ett sken av en traditionell raketmotor. Detta läge ger maximal flygprestanda.

Ansökningar

Hittills finns hybridmotorn från REL endast i form av dokumentation och enskilda enheter, men dess tillämpningsområden har redan fastställts. Sådana kraftverk bör vara av intresse i samband med den fortsatta utvecklingen av luftfart och astronautik, inkl. vid korsningen mellan dessa två riktningar.

SABER eller en liknande produkt kommer att vara användbar vid skapandet av lovande hypersoniska atmosfäriska flygplan för olika ändamål. Med användning av sådan teknik är det möjligt att skapa transport-, passagerar- eller militära flygplan.

Bild
Bild

En hybridmotors fulla potential kan lösgöras med ett flyg- och rymdplan. I detta fall kommer SABER att tillhandahålla horisontell start och landning, samt en utgång till erforderliga höjder, följt av acceleration och flygning i omloppsbana. Ett rymdplan med hybridmotorer bör ha viktiga fördelar som gör det lättare att använda.

SABER -utvecklingen kan implementeras som separata komponenter. Till exempel tror REL att det utvecklade kylsystemet för den inkommande luften kan användas för modernisering av befintliga eller för utveckling av lovande turbojetmotorer. De mest intressanta resultaten från detta kan erhållas inom höghastighetsflyg.

I grunden erbjuder SABER-projektet en uppsättning nyckelteknologier för att bygga en hybrid multi-mode motor. På grundval av dem kan du skapa en verklig produkt av de nödvändiga dimensionerna med de angivna egenskaperna. För de första testerna skapas ett medelstort, högpresterande SABER. Om det finns intresse från kunder kan nya modifieringar dyka upp som uppfyller specifika krav.

Praktisk övning

De första studierna och testerna inom ramen för SABER -projektet ägde rum i början av tiondelarna och var avsedda att hitta optimala designlösningar. Hittills har REL slutfört konstruktionen och har påbörjat processen med att testa enskilda komponenter i hybridmotorn.

Bild
Bild

För några veckor sedan meddelade utvecklingsföretaget att det genomför bänkprov på luftkylningssystemet. Under testet nådde lufthastigheten vid inloppet till enheten M = 5, temperaturen - 1000 ° C. Det rapporteras att prototypen lyckades klara sina uppgifter och gav en kraftig och snabb sänkning av framledningstemperaturen. Inga specifika nummer namngavs dock.

Tidigare rapporterade kontroller av andra motorkomponenter. Genomförandet av alla dessa aktiviteter gör att REL kan gå vidare till montering av en fullvärdig prototypmotor. Dess utseende förväntas 2020-21. Samtidigt kommer bänkprov att hållas, enligt resultaten av vilka det är möjligt att fastställa de verkliga utvecklingsutsikterna.

Reaction Engines Limited uppskattar sitt nya projekt mycket och tror att det har en stor framtid. Hur objektiva sådana bedömningar är och om de motsvarar verkligheten är inte helt klart. Svaret på sådana frågor kan bara ges om några år, efter att alla nödvändiga åtgärder har slutförts och ett riktigt flygplan skapats med SABER -motorer.

Rekommenderad: