Den brittiska regeringen har meddelat att den är redo att investera 60 miljoner pund (nästan 3 miljarder rubel) i det privata företaget Reaction Engines projekt. Företagets ingenjörer förväntar sig att bygga en fungerande modell av en helt ny kommersiell jetmotor. Motorn kommer att heta Sabre, en förkortning för Synergetic Air-Breathing Rocket Engine. För närvarande har laboratorietester av prototyper av den nya motorn redan slutförts framgångsrikt, vilket har blivit ett ytterligare incitament för staten att investera i detta projekt.
Ett flygplan baserat på Sabre -motorer kommer att kunna nå stratosfären på bara 15 minuter och täcka avståndet, till exempel, från Australien till USA på bara 4 timmar. Hastigheten för ett sådant flygplan skulle överstiga ljudets hastighet med en faktor 5 på en gång. För närvarande planerar Reaction Engines att utrusta sina berömda Skylon -flygplan med en ny motor, som potentiellt kan accelerera till 5635 km / h. Enligt företrädare för det brittiska företaget har Skylon alla chanser att bli ett riktigt "rymdskepp" och flyga i låg jordbana.
Traditionella motorer, som används inom luftfarten idag, kräver transport av specialtankar fyllda med flytande syre om flygplanet når en hastighet på mer än 3000 km / h under flygning. Sådana plan kan inte "andas" vanlig luft, eftersom det skulle värma upp till mycket höga temperaturer. Samtidigt tillåter Sabre -motorn användning av luft istället för flytande syre: den är utrustad med ett helt system av rör som är fyllda med helium. När luft passerar genom dessa rör kyler helium ner det och syre med önskad temperatur (-150 grader Celsius istället för de ursprungliga 1000 graderna) levereras direkt till motorn.
Sabermotorn är utvecklad av reaktionsmotorer och kan fungera i två lägen: som en jetmotor och som en raketmotor. Enligt företagsrepresentanter kommer användningen av denna motor på Skylon -flygplanet att tillåta att den är 5 gånger ljudets hastighet i jordens atmosfär och 25 gånger i yttre rymden. Nyckelelementet i denna motor, som gör att den kan fungera effektivt i atmosfären, är förkylaren, där den inkommande uteluften med en temperatur på cirka 1000 grader kyls till en temperatur på -150 grader på bara en hundradel av en andra.
När Skylon väl kommer in i rymden kan den sättas in i det som kallas "rymdläge". I detta fall kommer flygplanet att kunna stanna i en jordbana i 36 timmar. Denna tid är mer än tillräcklig, till exempel för att skjuta upp en satellit. Dessutom kommer det att vara en mycket lönsam teknik. Enligt Alan Bond, som är företagets grundare, kan det belopp som krävs för att skjuta upp satelliter och andra liknande uppdrag omedelbart minska med 95% om den kommersiella produktionen av Sabre -motorer etableras.
Dessutom kan nya rymdfarkoster byggda på flygjetmotorer bli ett mycket bra framtidsutsikter på rymdturismmarknaden. I det här fallet kan det brittiska företaget Reaction Engines bli en mycket stark konkurrent för Virgin Galactic, som tillhör Richard Branson. Nu uppmanar miljardären alla att se vår planet genom fönstret för endast 121 tusen pund (nästan 6 miljoner rubel). Representanter för Reaction Engines -företaget säger att flygningen på deras Skylon -rymdfarkoster kommer att kosta rymdturister betydligt mindre, men de säger ännu inte hur mycket. Mer information om planerna för den brittiska regeringen angående finansiering för detta ambitiösa projekt kommer att bli känt när en särskild brittisk rymdkonferens hålls i Glasgow.
Utseendets historia
Idén att designa en förkyld motor kom först till Robert Carmichael 1955. Denna idé följdes av idén om en flytande luftmotor (LACE), som ursprungligen utvecklades av Marquardt och General Dynamics på 60 -talet av förra seklet, som en del av det amerikanska flygvapnets arbete med Aerospaceplane -projektet.
Arbetet med projektet med en ny Sabre -motor startade dock först 1989, och i år bildades Reaction Engines Limited. Företagets specialister fortsatte att arbeta med projektet och utvecklade de idéer som presenterades tidigare. Som ett resultat tog skapandet av Sabre hybridmotorn 22 år från ett forskargrupp på 30 personer. Frukten av deras ansträngningar var konstruktionen av en häftig motor, som installerades på Skylon -flygplanet, som visades på Farnborough Air Show.
De senaste testerna som utförts av reaktionsmotorer har fokuserat på luftförkylningsteknik. För närvarande utvecklar specialisterna i detta företag, med en fungerande teknik i sina händer, en prototyp av kylsystemet. Detta prov bör vara relativt lätt i vikt och även uppvisa aerodynamisk stabilitet, hög mekanisk hållfasthet och motståndskraft mot starka vibrationer. Enligt företagets planer skulle tester av en prototypkylare påbörjas i augusti 2012.
I november 2012 hade reaktionsmotorer genomfört test av utrustning under projektet "Värmeväxlaresteknik kritisk för luft / flytande syrgasdriven hybridraketmotor". Detta var ett mycket viktigt skede i processen att skapa en hybridmotor, vilket visade för alla potentiella investerare i projektet att den tekniska teknik som presenteras är livskraftig. Sabermotorn är baserad på en värmeväxlare som kan kyla inkommande luft till -150 ° C (-238 ° F). Under driften blandas kyld luft med flytande väte, varefter den genom bränning ger den nödvändiga kraften för atmosfärisk flygning, innan den byter till flytande syre från tankar, när den flyger utanför jordens atmosfär. Framgångsrika tester av denna ganska kritiska teknik har i praktiken bekräftat att värmeväxlaren kan tillgodose behoven hos en hybridmotor för att få den mängd syre som krävs från atmosfären för att fungera med hög effektivitet under lågflygförhållanden.
Vid Farnborough Air Show 2012 berömde David Willets, Storbritanniens utrikesminister för universitet och vetenskap, utvecklingen. I synnerhet sade ministern att denna hybridmotor kan ha den mest verkliga inverkan på spelförhållandena som har bildats idag inom rymdindustrin. De framgångsrika testerna av motorns förkylningssystem bekräftade den höga uppskattningen av det föreslagna konceptet, som gjordes av UK Space Agency 2010. Ministern noterade också det faktum att om de en dag lyckas tillämpa denna teknik för att organisera sina egna kommersiella flygningar, kommer detta utan tvekan att bli en fantastisk storskalig händelse.
David Willets noterade också det faktum att det är liten sannolikhet att European Space Agency kommer att gå med på att finansiera Skylon -projektet. Av denna anledning måste Storbritannien vara berett på att det kommer att behöva hantera konstruktionen av rymdfarkosten, till största delen med sina egna medel.
Prestanda
Designförhållandet mellan vikt och vikt för Sabre hybridmotorn förväntas vara mer än 14 enheter. Det är värt att notera att förhållandet mellan dragkraft och vikt för vanliga jetmotorer ligger inom 5 enheter och endast 2 enheter för supersoniska ramjetmotorer. Denna höga prestandanivå har uppnåtts genom användning av överkyld luft, som blir mycket tät och kräver mindre kompression, och ännu viktigare, på grund av de låga driftstemperaturerna är det möjligt att använda tillräckligt lätta legeringar för de flesta hybridmotorer design.
Motorn har en hög specifik impuls i atmosfären, som når 3500 sekunder. Som jämförelse har en vanlig raketmotor en specifik impuls, som i bästa fall är cirka 450 sekunder, och till och med en "termisk" kärnraketmotor, som anses lovande, lovar att nå en storlek på endast 900 sekunder.
Kombinationen av låg motormassa och hög bränsleeffektivitet ger det lovande Skylon-flygplanet möjligheten att nå omloppsbana i ettstegsläge, medan motorn fungerar som en luftstrålmotor upp till en hastighet av M = 5, 14 och en höjd på 28,5 km. Samtidigt kan rymdfarkosten nå en bana med en mycket stor nyttolast i förhållande till startvikten för själva flygplanet. Det kunde tidigare inte uppnås med något konventionellt flygplan.
Motorfördelar
Till skillnad från sina traditionella raketkusiner, och liksom andra typer av jetmotorer, kan den nya brittiska hybridmotorn använda luft för att bränna bränsle, vilket minskar den vikt som drivmedlet kräver, samtidigt som nyttolastens vikt ökar. En ramjetmotor (ramjetmotor) och en hypersonisk ramjetmotor (scramjetmotor) måste tillbringa tillräckligt med tid i den nedre atmosfären för att utveckla en hastighet som är tillräcklig för att komma in i omloppsbana, vilket i sin tur tar upp problemet med intensiv uppvärmning motor med hypersonisk hastighet, samt möjliga förluster på grund av komplexiteten i värmeskydd och betydande vikt.
Samtidigt behöver en hybrid jetmotor som Sabre bara uppnå en låg hypersonisk hastighet (det är värt att erinra om att hypersonisk är allt efter M = 5) i de nedre lagren av jordens atmosfär, innan du byter till en sluten cykel och gör en brant stigning från acceleration i raketläge.
Till skillnad från traditionella ramjet- eller scramjetmotorer kan den nya brittiska Sabre -motorn ge hög dragkraft från nollhastighet till M = 5, 14 inklusive, över hela höjdintervallet, med mycket god effektivitet över hela höjdintervallet. Dessutom indikerar möjligheten att skapa dragkraft även vid nollhastighet möjligheten att testa hybridmotorn på marken, vilket avsevärt minskar utvecklingskostnaden.
Antagna egenskaper hos Sabermotorn:
Skjutkraft vid havsnivå - 1960 kN
Ogiltig kraft - 2940 kN
Kraft-till-vikt-förhållande-cirka 14 (i atmosfären)
Specifik impuls i vakuum - 460 sekunder.
Specifik impuls vid havsnivå - 3600 sekunder.
