Guvernul britanic a anunțat că este gata să investească 60 de milioane de lire sterline (aproape 3 miliarde de ruble) în proiectul companiei private Reaction Engines. Inginerii companiei se așteaptă să construiască un model de lucru al unui nou motor cu reacție comercial. Motorul va fi denumit Saber, o prescurtare pentru Synergetic Air-Breathing Rocket Engine. În prezent, testele de laborator ale prototipurilor noului motor au fost deja finalizate cu succes, ceea ce a devenit un stimulent suplimentar pentru ca statul să investească în acest proiect.
O aeronavă bazată pe motoare Sabre va putea ajunge la stratosferă în doar 15 minute și va parcurge distanța, de exemplu, de la Australia la Statele Unite în doar 4 ore. Viteza unei astfel de aeronave ar depăși viteza sunetului cu un factor de 5 simultan. În prezent, Reaction Engines intenționează să echipeze faimosul avion Skylon cu un nou motor, care ar putea accelera până la 5635 km / h. Potrivit reprezentanților companiei britanice, Skylon are toate șansele să devină o adevărată „navă spațială” și să zboare pe orbita terestră joasă.
Motoarele tradiționale, care sunt utilizate astăzi în aviație, necesită transportul rezervoarelor speciale umplute cu oxigen lichid dacă aeronava atinge o viteză de peste 3000 km / h în zbor. Astfel de avioane nu pot „respira” aerul obișnuit, deoarece s-ar încălzi la temperaturi foarte ridicate. În același timp, motorul Sabre permite utilizarea aerului în loc de oxigen lichid: este echipat cu un întreg sistem de tuburi care sunt umplute cu heliu. Pe măsură ce aerul trece prin aceste tuburi, heliul îl răcește și oxigenul temperaturii necesare (-150 grade Celsius în loc de 1000 de grade inițiale) este livrat direct la motor.
Dezvoltat de Reaction Engines, motorul Sabre este capabil să funcționeze în 2 moduri: ca motor cu reacție și ca motor cu rachetă. Potrivit reprezentanților companiei, utilizarea acestui motor pe aeronava Skylon îi va permite să fie de 5 ori viteza sunetului în atmosfera Pământului și de 25 de ori în spațiul cosmic. Elementul cheie al acestui motor, care îi va permite să funcționeze eficient în atmosferă, este pre-răcitorul, în care aerul exterior care intră cu o temperatură de aproximativ 1000 grade este răcit la o temperatură de -150 grade în doar o sutime de al doilea.
Odată ce Skylon intră în spațiu, acesta poate fi pus în ceea ce se numește „modul spațial”. În acest caz, aeronava va putea rămâne pe orbita pământului timp de 36 de ore. Acest timp este mai mult decât suficient, de exemplu, pentru a lansa un satelit. Mai mult, va fi o tehnologie foarte profitabilă. Potrivit lui Alan Bond, care este fondatorul companiei, suma necesară pentru lansarea sateliților și a altor misiuni similare ar putea fi redusă imediat cu 95% dacă se stabilește producția comercială a motoarelor Sabre.
În plus, noile nave spațiale construite pe motoare cu jet de aer pot deveni o perspectivă foarte bună pe piața turismului spațial. În acest caz, firma britanică Reaction Engines ar putea deveni un concurent foarte puternic pentru Virgin Galactic, care aparține lui Richard Branson. Acum miliardarul invită pe toată lumea să ne vadă planeta prin fereastră pentru doar 121 de mii de lire sterline (aproape 6 milioane de ruble). Reprezentanții companiei Reaction Engines spun că zborul cu nava spațială Skylon va costa turiștii spațiali semnificativ mai puțin, cu toate acestea, încă nu spun cât de mult. Mai multe detalii despre planurile guvernului britanic în ceea ce privește finanțarea pentru acest ambițios proiect vor deveni cunoscute atunci când o conferință spațială specială din Regatul Unit va avea loc la Glasgow.
Istoria apariției
Ideea proiectării unui motor pre-răcit i-a venit pentru prima dată lui Robert Carmichael în 1955. Această idee a fost urmată de ideea unui motor de aer lichefiat (LACE), care a fost inițial dezvoltat de Marquardt și General Dynamics în anii 60 ai secolului trecut, ca parte a lucrărilor Forțelor Aeriene ale SUA la proiectul Aerospaceplane.
Cu toate acestea, lucrările la proiectul unui nou motor Sabre au început abia în 1989, iar anul acesta s-a format Reaction Engines Limited. Specialiștii companiei au continuat să lucreze la proiect, dezvoltând ideile prezentate anterior. Drept urmare, crearea motorului hibrid Sabre a durat 22 de ani de la o echipă de cercetători formată din 30 de persoane. Fructul eforturilor lor a fost construirea unui simulator de motor, care a fost instalat pe avionul Skylon, care a fost expus la Farnborough Air Show.
Ultimele teste efectuate de Reaction Engines s-au concentrat pe tehnologiile de pre-răcire a aerului. În prezent, specialiștii acestei companii, având în mână o tehnologie funcțională, dezvoltă un prototip al sistemului de răcire. Acest specimen ar trebui să fie relativ ușor în greutate și să prezinte, de asemenea, stabilitate aerodinamică, rezistență mecanică ridicată și rezistență la vibrații puternice. Conform planurilor companiei, testele unui răcitor de prototip urmau să înceapă în august 2012.
Până în noiembrie 2012, Reaction Engines au finalizat testarea echipamentelor în cadrul proiectului „Tehnologia schimbătorului de căldură critică pentru motorul rachetă hibrid alimentat cu oxigen cu aer / lichid”. Aceasta a fost o etapă foarte importantă în procesul de creare a unui motor hibrid, care a dovedit tuturor potențialilor investitori în proiect viabilitatea tehnologiilor prezentate. Motorul Sabre se bazează pe un schimbător de căldură care este capabil să răcească aerul primit până la -150 ° C (-238 ° F). În procesul de funcționare, aerul răcit este amestecat cu hidrogen lichid, după care, prin ardere, asigură forța necesară pentru zborul atmosferic, înainte de a trece la oxigenul lichid din rezervoare, atunci când zboară în afara atmosferei terestre. Testele de succes ale acestei tehnologii destul de critice au confirmat în practică că schimbătorul de căldură este capabil să satisfacă nevoile unui motor hibrid pentru a obține cantitatea necesară de oxigen din atmosferă pentru a funcționa cu eficiență ridicată în condiții de zbor la altitudine mică.
La Farnborough Air Show 2012, David Willets, secretarul de stat pentru universități și știință din Marea Britanie, a lăudat această dezvoltare. În special, ministrul a spus că acest motor hibrid poate avea cel mai mare impact asupra condițiilor jocului care s-au format astăzi în industria spațială. Testele de succes ale sistemului de pre-răcire a motorului au confirmat aprecierea ridicată a conceptului propus, care a fost realizat de Agenția Spațială din Marea Britanie în 2010. Ministrul a remarcat și faptul că, dacă într-o zi vor reuși să aplice această tehnologie pentru a-și organiza propriile zboruri comerciale, atunci acesta va deveni, fără îndoială, un eveniment fantastic la scară largă.
David Willets a menționat, de asemenea, faptul că este puțin probabil ca Agenția Spațială Europeană să fie de acord să finanțeze proiectul Skylon. Din acest motiv, Marea Britanie trebuie să fie pregătită pentru faptul că va trebui să se ocupe de construcția navei spațiale, în mare parte cu fonduri proprii.
Performanţă
Raportul dintre greutatea și greutatea proiectată a motorului hibrid Sabre este de așteptat să fie mai mare de 14 unități. Este demn de remarcat faptul că raportul propulsie / greutate al motoarelor cu reacție obișnuite se încadrează în 5 unități și doar 2 unități pentru motoarele cu jet ram supersonic. Acest nivel ridicat de performanță a fost atins prin utilizarea aerului răcit, care devine foarte dens și necesită o compresie mai mică și chiar mai important, datorită temperaturilor scăzute de funcționare, este posibil să se utilizeze aliaje suficient de ușoare pentru majoritatea motorului hibrid. proiecta.
Motorul are un impuls specific ridicat în atmosferă, care atinge 3500 de secunde. Pentru comparație, un motor rachetă obișnuit are un impuls specific, care este cel mult aproximativ 450 de secunde, și chiar și un motor rachetă nuclear „termic”, care este considerat promițător, promite să atingă o magnitudine de numai 900 de secunde.
Combinația dintre masa redusă a motorului și eficiența ridicată a combustibilului oferă promițătorului avion Skylon capacitatea de a ajunge pe orbită într-un mod cu o singură etapă, în timp ce motorul funcționează ca un motor cu jet de aer până la o turație de M = 5, 14 și o altitudine de 28,5 km. În același timp, vehiculul aerospațial poate ajunge pe o orbită cu o sarcină utilă foarte mare în raport cu greutatea la decolare a aeronavei în sine. Acest lucru anterior nu putea fi realizat de nicio aeronavă convențională.
Avantajele motorului
Spre deosebire de verii săi de rachete tradiționali și, ca și alte tipuri de motoare cu reacție, noul motor cu reacție hibrid britanic poate folosi aerul pentru a arde combustibil, ceea ce reduce greutatea necesară a propulsorului, crescând în același timp greutatea utilă. Un motor ramjet (motor ramjet) și un motor hipersonic ramjet (motor scramjet) trebuie să petreacă o cantitate suficientă de timp în atmosfera inferioară pentru a dezvolta o viteză suficientă pentru a intra pe orbită, ceea ce, la rândul său, aduce în prim plan problema încălzirii intense motor la viteza hipersonică, precum și posibilele pierderi datorate complexității protecției termice și greutății semnificative.
În același timp, un motor cu jet hibrid ca Sabre trebuie doar să atingă o viteză hipersonică mică (merită să ne amintim că hipersonicul este totul după M = 5) în straturile inferioare ale atmosferei Pământului, înainte de a trece la un ciclu închis și realizând o urcare abruptă de la accelerație în modul rachetă.
Spre deosebire de motoarele tradiționale ramjet sau scramjet, noul motor British Sabre este capabil să ofere o tracțiune ridicată de la viteza zero la M = 5, 14 inclusiv, pe întreaga gamă de altitudine, cu o eficiență foarte bună pe întreaga gamă de altitudine. În plus, capacitatea de a crea tracțiune chiar la viteză zero indică posibilitatea testării motorului hibrid la sol, ceea ce reduce semnificativ costul de dezvoltare.
Caracteristicile presupuse ale motorului Sabre:
Impingere la nivelul mării - 1960 kN
Puterea golului - 2940 kN
Raportul forță-greutate - aproximativ 14 (în atmosferă)
Impuls specific în vid - 460 secunde.
Impuls specific la nivelul mării - 3600 secunde.
