İngiltere hükümeti, özel şirket Reaction Engines'in projesine 60 milyon sterlin (yaklaşık 3 milyar ruble) yatırım yapmaya hazır olduğunu açıkladı. Şirketin mühendisleri, yepyeni bir ticari jet motorunun çalışan bir modelini yapmayı umuyor. Motor, Synergetic Air-Breathing Rocket Engine'in kısaltması olan Sabre olarak adlandırılacak. Şu anda, yeni motorun prototiplerinin laboratuvar testleri başarıyla tamamlandı ve bu, devletin bu projeye yatırım yapması için ek bir teşvik haline geldi.
Sabre motorlarına dayalı bir uçak, stratosfere sadece 15 dakikada ulaşabilecek ve örneğin Avustralya'dan Amerika Birleşik Devletleri'ne kadar olan mesafeyi sadece 4 saatte kaplayabilecek. Böyle bir uçağın hızı, ses hızını bir kerede 5 kat aşacaktır. Şu anda Reaction Engines, ünlü Skylon uçaklarını potansiyel olarak 5635 km / s hıza çıkabilen yeni bir motorla donatmayı planlıyor. İngiliz şirketinin temsilcilerine göre, Skylon gerçek bir "uzay gemisi" olma ve düşük dünya yörüngesinde uçma şansına sahip.
Günümüzde havacılıkta kullanılan geleneksel motorlar, uçak uçuşta 3000 km/s'den fazla bir hıza ulaşırsa sıvı oksijenle doldurulmuş özel tankların taşınmasını gerektirir. Bu tür uçaklar, çok yüksek sıcaklıklara kadar ısınacağı için sıradan havayı "solunamaz". Aynı zamanda, Sabre motoru sıvı oksijen yerine havanın kullanılmasına izin verir: helyumla doldurulmuş tam bir tüp sistemi ile donatılmıştır. Hava bu tüplerden geçerken, helyum onu soğutur ve gerekli sıcaklıktaki oksijen (orijinal 1000 derece yerine -150 santigrat derece) doğrudan motora verilir.
Reaction Engines tarafından geliştirilen Sabre motoru, jet motoru ve roket motoru olarak 2 modda çalışabilmektedir. Şirket temsilcilerine göre bu motorun Skylon uçaklarında kullanılması, ses hızının Dünya atmosferinde 5 katı, uzayda ise 25 katı olmasını sağlayacak. Bu motorun atmosfer içinde etkin bir şekilde çalışmasını sağlayacak kilit unsur, yaklaşık 1000 derece sıcaklıkta gelen dış havanın, sadece yüzde 100'ünde -150 derece sıcaklığa soğutulduğu ön soğutucudur. ikinci.
Skylon uzaya girdiğinde, "uzay modu" denen şeye yerleştirilebilir. Bu durumda uçak, 36 saat boyunca alçak dünya yörüngesinde kalabilecek. Bu süre, örneğin bir uydu fırlatmak için fazlasıyla yeterli. Üstelik çok karlı bir teknoloji olacak. Şirketin kurucusu Alan Bond'a göre, Sabre motorlarının ticari üretimi kurulursa uyduların fırlatılması ve benzeri görevler için gereken miktar hemen %95 oranında azaltılabilir.
Ayrıca, hava jetli motorlar üzerine inşa edilen yeni uzay araçları, uzay turizmi pazarında çok iyi bir olasılık olabilir. Bu durumda İngiliz firması Reaction Engines, Richard Branson'a ait olan Virgin Galactic için çok güçlü bir rakip haline gelebilir. Şimdi milyarder herkesi gezegenimizi pencereden sadece 121 bin liraya (neredeyse 6 milyon ruble) görmeye davet ediyor. Reaction Engines şirketinin temsilcileri, Skylon uzay gemilerindeki uçuşun uzay turistlerine önemli ölçüde daha az mal olacağını söylüyorlar, ancak henüz ne kadar olduğunu söylemiyorlar. Birleşik Krallık hükümetinin bu iddialı projenin finansmanına ilişkin planları hakkında daha fazla ayrıntı Glasgow'da özel bir Birleşik Krallık Uzay Konferansı düzenlendiğinde bilinecek.
Görünüm tarihi
Önceden soğutulmuş bir motor tasarlama fikri ilk olarak 1955 yılında Robert Carmichael'a geldi. Bu fikri, ABD Hava Kuvvetleri'nin Aerospaceplane projesi üzerindeki çalışmalarının bir parçası olarak, geçen yüzyılın 60'larında Marquardt ve General Dynamics tarafından orijinal olarak geliştirilen sıvılaştırılmış bir hava motoru (LACE) fikri izledi.
Ancak, yeni bir Sabre motoru projesi üzerindeki çalışmalar sadece 1989'da başladı ve bu yıl Reaction Engines Limited kuruldu. Şirketin uzmanları, daha önce sunulan fikirleri geliştirerek proje üzerinde çalışmaya devam etti. Sonuç olarak, Sabre hibrit motorunun oluşturulması, 30 kişilik bir araştırma ekibinden 22 yıl aldı. Çabalarının meyvesi, Farnborough Air Show'da sergilenen Skylon uçağına kurulan sahte bir motorun yapımı oldu.
Reaction Engines tarafından gerçekleştirilen en son testler, hava ön soğutma teknolojilerine odaklanmıştır. Şu anda, ellerinde uygulanabilir bir teknolojiye sahip olan bu şirketin uzmanları, soğutma sisteminin bir prototipini geliştiriyorlar. Bu numunenin ağırlığı nispeten hafif olmalı ve ayrıca aerodinamik stabilite, yüksek mekanik mukavemet ve güçlü titreşime karşı direnç göstermelidir. Şirketin planlarına göre, bir prototip soğutucunun testleri Ağustos 2012'de başlayacaktı.
Kasım 2012 itibariyle Reaction Engines, "Hava / Sıvı Oksijenle Çalışan Hibrit Roket Motoru için Isı Eşanjörü Teknolojisi Kritik" projesi kapsamında ekipman testlerini tamamlamıştı. Bu, projedeki tüm potansiyel yatırımcılara sunulan teknolojilerin uygulanabilirliğini kanıtlayan bir hibrit motor oluşturma sürecinde çok önemli bir aşamaydı. Sabre motoru, gelen havayı -150 °C'ye (-238 °F) kadar soğutabilen bir ısı eşanjörüne dayanmaktadır. Çalışma sürecinde, soğutulmuş hava sıvı hidrojen ile karıştırılır, daha sonra yakılarak, dünya atmosferinin dışında uçarken, tanklardan sıvı oksijene geçmeden önce atmosferik uçuş için gerekli itişi sağlar. Bu oldukça kritik teknolojinin başarılı testleri, uygulamada ısı eşanjörünün, düşük irtifa uçuş koşullarında yüksek verimlilikle çalışması için atmosferden gerekli miktarda oksijeni elde etmek için bir hibrit motorun ihtiyaçlarını karşılayabildiğini doğruladı.
2012 Farnborough Air Show'da, İngiltere'nin Üniversiteler ve Bilimden Sorumlu Devlet Bakanı David Willets, gelişmeyi övdü. Bakan, özellikle bu hibrit motorun, uzay endüstrisinde bugün oluşan oyunun koşulları üzerinde en gerçek etkiye sahip olabileceğini söyledi. Motor ön soğutma sisteminin başarılı testleri, 2010 yılında İngiltere Uzay Ajansı tarafından yapılan önerilen konseptin yüksek beğenisini doğruladı. Bakan ayrıca, bir gün bu teknolojiyi kendi ticari uçuşlarını organize etmek için kullanmayı başarırlarsa, bunun şüphesiz büyük bir olay olacağını kaydetti.
David Willets, Avrupa Uzay Ajansı'nın Skylon projesini finanse etmeyi kabul etme olasılığının çok az olduğuna da dikkat çekti. Bu nedenle Büyük Britanya, uzay aracının yapımıyla büyük ölçüde kendi fonlarıyla uğraşmak zorunda kalacağı gerçeğine hazırlıklı olmalıdır.
Verim
Sabre hibrit motorun tasarım itme-ağırlık oranının 14 birimden fazla olması bekleniyor. Sıradan jet motorlarının itme-ağırlık oranının 5 birim içinde ve süpersonik ramjet motorları için sadece 2 birim olduğunu belirtmekte fayda var. Bu yüksek performans düzeyi, çok yoğun hale gelen ve daha az sıkıştırma gerektiren aşırı soğutulmuş havanın kullanılmasıyla elde edilmiştir ve daha da önemlisi, düşük çalışma sıcaklıkları nedeniyle, hibrit motorların çoğu için yeterince hafif alaşımların kullanılması mümkündür. tasarım.
Motor, atmosferde 3500 saniyeye ulaşan yüksek bir özgül dürtüye sahiptir. Karşılaştırma için, sıradan bir roket motorunun en iyi ihtimalle yaklaşık 450 saniye olan belirli bir dürtüsü vardır ve umut verici olduğu düşünülen "termal" bir nükleer roket motoru bile sadece 900 saniyelik bir büyüklüğe ulaşmayı vaat eder.
Düşük motor kütlesi ve yüksek yakıt verimliliği kombinasyonu, gelecek vaat eden Skylon uçağına tek aşamalı modda yörüngeye ulaşma yeteneği verirken, motor M = 5, 14 hıza ve irtifaya kadar bir hava jeti motoru olarak çalışır. 28.5 km. Aynı zamanda, uzay aracı, uçağın kendisinin kalkış ağırlığına göre çok büyük bir yük ile bir yörüngeye ulaşabilmektedir. Bu, daha önce herhangi bir geleneksel uçak tarafından elde edilemezdi.
Motor avantajları
Geleneksel roket kuzenlerinden farklı olarak ve diğer jet motorları gibi, yeni İngiliz hibrit jet motoru, yakıtı yakmak için havayı kullanabilir, bu da gerekli itici ağırlığını azaltırken, yükün ağırlığını arttırır. Bir ramjet motor (ramjet motor) ve bir hipersonik ramjet motor (scramjet motor), yörüngeye girmeye yeterli bir hız geliştirmek için alt atmosferde yeterli zaman harcamalıdır, bu da yoğun ısınma sorununu gündeme getirir. hipersonik hızda motor, ayrıca termal korumanın karmaşıklığı ve önemli ağırlık nedeniyle olası kayıplar.
Aynı zamanda, Sabre gibi bir hibrit jet motorunun, kapalı bir çevrime geçmeden önce Dünya atmosferinin alt katmanlarında yalnızca düşük hipersonik hıza ulaşması gerekir (hipersonik M = 5'ten sonra her şeydir). roket modunda hızlanmadan dik bir tırmanış yapmak.
Geleneksel ramjet veya scramjet motorlarından farklı olarak, yeni İngiliz Sabre motoru, tüm irtifa aralığında çok iyi verimlilikle, sıfır hızdan M = 5, 14 dahil tüm irtifa aralığına kadar yüksek itiş sağlayabilir. Ek olarak, sıfır hızda bile itme yaratma yeteneği, hibrit motoru yerde test etme olasılığını gösterir ve bu da geliştirme maliyetini önemli ölçüde azaltır.
Sabre motorunun varsayılan özellikleri:
Deniz seviyesinde itme - 1960 kN
Boş itme - 2940 kN
İtki-ağırlık oranı - yaklaşık 14 (atmosferde)
Vakumda spesifik dürtü - 460 saniye.
Deniz seviyesinde belirli dürtü - 3600 saniye.
