Правителството на Обединеното кралство обяви, че е готово да инвестира 60 милиона паунда (почти 3 милиарда рубли) в проекта на частната компания Reaction Engines. Инженерите на компанията очакват да създадат работещ модел на чисто нов търговски реактивен двигател. Двигателят ще носи името Sabre, съкращение от Synergetic Air-Breathing Rocket Engine. В момента лабораторните тестове на прототипи на новия двигател вече са приключили успешно, което се превърна в допълнителен стимул за държавата да инвестира в този проект.
Самолет, базиран на двигатели на Sabre, ще може да достигне стратосферата само за 15 минути и да измине разстоянието например от Австралия до САЩ само за 4 часа. Скоростта на такъв самолет би надвишила скоростта на звука с коефициент 5 наведнъж. В момента Reaction Engines планира да оборудва своя известен самолет Skylon с нов двигател, който потенциално може да ускори до 5635 км / ч. Според представители на британската компания Skylon има всички шансове да се превърне в истински „космически кораб“и да лети на ниска земна орбита.
Традиционните двигатели, които се използват днес в авиацията, изискват транспортирането на специални резервоари, пълни с течен кислород, ако самолетът достигне скорост над 3000 км / ч по време на полет. Такива самолети не могат да "вдишват" обикновен въздух, тъй като той би се затоплил до много високи температури. В същото време двигателят Sabre позволява използването на въздух вместо течен кислород: той е оборудван с цяла система от тръби, които са пълни с хелий. Когато въздухът преминава през тези тръби, хелият го охлажда и кислородът с необходимата температура (-150 градуса по Целзий вместо първоначалните 1000 градуса) се подава директно към двигателя.
Разработен от Reaction Engines, двигателят Sabre може да работи в 2 режима: като реактивен двигател и като ракетен двигател. Според представители на компанията използването на този двигател на самолета Skylon ще му позволи да бъде 5 пъти по -висока от скоростта на звука в земната атмосфера и 25 пъти в космоса. Ключовият елемент на този двигател, който ще му позволи да работи ефективно в атмосферата, е предварителният охладител, при който входящият външен въздух с температура около 1000 градуса се охлажда до температура от -150 градуса само за една стотна от второ.
След като Skylon влезе в космоса, той може да бъде поставен в така наречения „космически режим“. В този случай самолетът ще може да остане на нискоземна орбита в продължение на 36 часа. Това време е повече от достатъчно, например за изстрелване на спътник. Освен това, това ще бъде много печеливша технология. Според Алън Бонд, който е основател на компанията, сумата, необходима за изстрелване на спътници и други подобни мисии, може незабавно да бъде намалена с 95%, ако се установи търговското производство на двигатели Sabre.
В допълнение, нови космически кораби, изградени на въздушно-реактивни двигатели, могат да се превърнат в много добра перспектива на пазара на космически туризъм. В този случай британската фирма Reaction Engines може да се превърне в много силен конкурент на Virgin Galactic, която принадлежи на Ричард Брансън. Сега милиардерът кани всички да видят нашата планета през прозореца само за 121 хиляди паунда (почти 6 милиона рубли). Представители на компанията Reaction Engines казват, че полетът на техния космически кораб Skylon ще струва на космическите туристи значително по -малко, но все още не казват колко. Повече подробности за плановете на британското правителство по отношение на финансирането на този амбициозен проект ще станат известни, когато в Глазгоу се проведе специална британска космическа конференция.
История на появата
Идеята за проектиране на предварително охладен двигател идва за първи път на Робърт Кармайкъл през далечната 1955 година. Тази идея беше последвана от идеята за втечнен въздушен двигател (LACE), който първоначално беше разработен от Marquardt и General Dynamics през 60 -те години на миналия век, като част от работата на ВВС на САЩ по проекта Aerospaceplane.
Работата по проекта за нов двигател на Sabre обаче започва едва през 1989 г., а тази година се формира Reaction Engines Limited. Специалистите на компанията продължиха да работят по проекта, развивайки идеите, представени по -рано. В резултат на това създаването на хибриден двигател Sabre отне 22 години от изследователски екип от 30 души. Плодът на усилията им беше изграждането на имитационен двигател, който беше инсталиран на самолета Skylon, който беше изложен на авиосалона Farnborough.
Последните тестове, проведени от Reaction Engines, са фокусирани върху технологиите за предварително охлаждане на въздуха. В момента специалистите на тази компания, притежаващи работеща технология в ръцете си, разработват прототип на охладителната система. Този образец трябва да има относително леко тегло и също така да проявява аеродинамична стабилност, висока механична якост и устойчивост на силни вибрации. Според плановете на компанията изпитанията на прототип на охладител трябваше да започнат през август 2012 г.
До ноември 2012 г. Reaction Engines приключи тестването на оборудването по проекта „Технология на топлообменника, критична за хибриден ракетен двигател с въздушен / течен кислород“. Това беше много важен етап в процеса на създаване на хибриден двигател, който доказа на всички потенциални инвеститори в проекта жизнеспособността на представените технологии. Двигателят Sabre се основава на топлообменник, който е в състояние да охлажда входящия въздух до -150 ° C (-238 ° F). В процеса на работа охладеният въздух се смесва с течен водород, след което чрез изгаряне той осигурява необходимата тяга за атмосферния полет, преди да премине към течен кислород от резервоари, когато лети извън земната атмосфера. Успешните тестове на тази доста критична технология потвърдиха на практика, че топлообменникът е в състояние да задоволи нуждите на хибриден двигател, за да получи необходимото количество кислород от атмосферата, за да функционира с висока ефективност при условия на полет на ниска височина.
На авиосалона Farnborough 2012 Дейвид Уилетс, държавен секретар на Обединеното кралство за университети и наука, похвали развитието. По -специално министърът каза, че този хибриден двигател може да окаже най -реално въздействие върху условията на играта, които са се формирали днес в космическата индустрия. Успешните тестове на системата за предварително охлаждане на двигателя потвърдиха високата оценка на предложената концепция, направена от Космическата агенция на Обединеното кралство през 2010 г. Министърът отбеляза и факта, че ако един ден успеят да приложат тази технология, за да организират свои собствени търговски полети, това несъмнено ще се превърне във фантастично мащабно събитие.
Дейвид Уилетс също отбеляза факта, че има малка вероятност Европейската космическа агенция да се съгласи да финансира проекта Skylon. Поради тази причина Великобритания трябва да бъде подготвена за факта, че ще трябва да се заеме с изграждането на космическия кораб, в по -голямата си част със собствени средства.
производителност
Очаква се проектното съотношение тяга към тегло на хибридния двигател Sabre да бъде повече от 14 единици. Заслужава да се отбележи, че съотношението на тягата към теглото на обикновените реактивни двигатели е в рамките на 5 единици и само 2 единици за свръхзвукови двигатели с реактивни двигатели. Това високо ниво на изпълнение е постигнато чрез използването на преохладен въздух, който става много плътен и изисква по -малко компресиране, и още по -важното, поради ниските работни температури, е възможно да се използват достатъчно леки сплави за повечето от хибридния двигател дизайн.
Двигателят има висок специфичен импулс в атмосферата, който достига 3500 секунди. За сравнение, обикновен ракетен двигател има специфичен импулс, който в най -добрия случай е около 450 секунди, и дори „термичен“ядрен ракетен двигател, който се счита за обещаващ, обещава да достигне магнитуд от едва 900 секунди.
Комбинацията от ниска маса на двигателя и висока горивна ефективност дава на обещаващия самолет Skylon възможност да достигне орбита в едноетапен режим, докато двигателят работи като въздушно-реактивен двигател до скорост M = 5, 14 и надморска височина на 28,5 км. В същото време космическият апарат може да достигне орбита с много голям полезен товар спрямо излитното тегло на самия самолет. Това досега не можеше да се постигне с нито един конвенционален самолет.
Предимства на двигателя
За разлика от традиционните си ракетни братовчеди и подобно на други видове реактивни двигатели, новият британски хибриден реактивен двигател може да използва въздух за изгаряне на гориво, което намалява необходимото тегло на горивото, като същевременно увеличава теглото на полезния товар. Двигателят с въздушно -реактивен двигател (двигател с въздушно -реактивен двигател) и хиперзвуков двигател с реактивен реактивен двигател (скрамбитален двигател) трябва да прекарват достатъчно време в долната атмосфера, за да развият скорост, достатъчна за навлизане в орбита, което от своя страна поставя на преден план проблема с интензивното нагряване двигател с хиперзвукова скорост, както и възможни загуби поради сложността на термичната защита и значително тегло.
В същото време, хибриден реактивен двигател като Sabre трябва само да постигне ниска хиперзвукова скорост (струва си да припомним, че хиперзвуковата е всичко след M = 5) в долните слоеве на земната атмосфера, преди да премине към затворен цикъл и правейки стръмно изкачване от ускорение в ракетен режим.
За разлика от традиционните двигатели с реактивен или скреатен двигател, новият британски двигател Sabre е в състояние да осигури висока тяга от нулева скорост до M = 5, 14 включително, в целия диапазон на надморска височина, с много добра ефективност в целия диапазон на надморската височина. В допълнение, възможността за създаване на тяга дори при нулева скорост показва възможността за тестване на хибридния двигател на земята, което значително намалява разходите за разработка.
Предполагаеми характеристики на двигателя Sabre:
Тяга на морското равнище - 1960 kN
Отпадна тяга - 2940 kN
Съотношение на тяга към тегло-около 14 (в атмосферата)
Специфичен импулс във вакуум - 460 секунди.
Специфичен импулс на морското равнище - 3600 секунди.
