دولت انگلیس اعلام کرده است که آماده سرمایه گذاری 60 میلیون پوند (تقریبا 3 میلیارد روبل) در پروژه شرکت خصوصی Reaction Engines است. مهندسان این شرکت انتظار دارند یک مدل کار از یک موتور جت تجاری جدید بسازند. این موتور Saber نامیده می شود ، مخفف Synergetic Air-Breathing Rocket Engine. در حال حاضر ، آزمایشات آزمایشگاهی نمونه های اولیه موتور جدید با موفقیت به پایان رسیده است ، که به دولت انگیزه بیشتری برای سرمایه گذاری در این پروژه تبدیل شده است.
یک هواپیما بر اساس موتورهای Sabre قادر خواهد بود تنها در 15 دقیقه به استراتوسفر برسد و مسافتی را برای مثال از استرالیا تا ایالات متحده تنها در 4 ساعت طی کند. سرعت چنین هواپیمایی به طور همزمان 5 برابر سرعت صدا خواهد بود. در حال حاضر ، Reaction Engines قصد دارد هواپیمای معروف Skylon خود را به موتور جدیدی مجهز کند که می تواند به طور بالقوه تا 5635 کیلومتر در ساعت سرعت بگیرد. به گفته نمایندگان شرکت انگلیسی ، Skylon از هر فرصتی برای تبدیل شدن به یک "سفینه فضایی" واقعی و پرواز در مدار زمین کم برخوردار است.
موتورهای سنتی که امروزه در حمل و نقل هوایی مورد استفاده قرار می گیرند ، در صورت رسیدن سرعت هواپیما به بیش از 3000 کیلومتر در ساعت در پرواز ، نیاز به حمل تانک های مخصوص پر از اکسیژن مایع دارند. چنین هواپیماهایی نمی توانند هوای معمولی را "تنفس" کنند ، زیرا در دمای بسیار بالا گرم می شود. در همان زمان ، موتور Saber اجازه می دهد تا از هوا به جای اکسیژن مایع استفاده شود: مجهز به یک سیستم کامل از لوله های پر از هلیوم است. با عبور هوا از این لوله ها ، هلیوم آن را سرد می کند و اکسیژن دمای مورد نیاز (-150 درجه سانتیگراد به جای 1000 درجه اولیه) مستقیماً به موتور تحویل می شود.
موتور Sabre که توسط Reaction Engines توسعه یافته است می تواند در 2 حالت کار کند: به عنوان موتور جت و موتور موشک. به گفته نمایندگان شرکت ، استفاده از این موتور در هواپیمای اسکایلون به آن اجازه می دهد تا 5 برابر سرعت صوت در جو زمین و 25 برابر در فضای بیرونی باشد. عنصر اصلی این موتور ، که به آن اجازه می دهد تا در جو به طور م workثر کار کند ، پیش خنک کننده است که در آن هوای ورودی با دمای حدود 1000 درجه در دمای -150 درجه در دمای یک صدم درجه سانتیگراد خنک می شود. دومین.
هنگامی که Skylon وارد فضا می شود ، می توان آن را در چیزی که "حالت فضا" نامیده می شود قرار داد. در این حالت ، هواپیما قادر خواهد بود به مدت 36 ساعت در مدار زمین پایین بماند. این زمان برای مثال برای پرتاب ماهواره بیش از حد کافی است. علاوه بر این ، این فناوری بسیار سودآور خواهد بود. به گفته آلن باند ، موسس این شرکت ، اگر تولید تجاری موتورهای Sabre برقرار شود ، مقدار مورد نیاز برای پرتاب ماهواره ها و سایر ماموریت های مشابه می تواند بلافاصله تا 95 کاهش یابد.
علاوه بر این ، فضاپیماهای جدید ساخته شده بر روی موتورهای جت هوا می تواند چشم انداز بسیار خوبی در بازار گردشگری فضایی باشد. در این مورد ، شرکت انگلیسی Reaction Engines می تواند یک رقیب بسیار قوی برای Virgin Galactic باشد که متعلق به ریچارد برانسون است. اکنون میلیاردر از همه دعوت می کند تا سیاره ما را از طریق پنجره تنها با 121 هزار پوند (تقریبا 6 میلیون روبل) ببینند. نمایندگان شرکت Reaction Engines می گویند پرواز با فضاپیمای Skylon آنها هزینه قابل توجهی برای گردشگران فضایی خواهد داشت ، با این حال ، آنها هنوز نمی گویند چقدر است.جزئیات بیشتر در مورد برنامه های دولت انگلستان در مورد بودجه این پروژه بلند پروازانه زمانی مشخص می شود که یک کنفرانس فضایی ویژه انگلستان در گلاسکو برگزار شود.
تاریخچه ظاهر
ایده طراحی موتور پیش سرد در ابتدا در سال 1955 به ذهن رابرت کارمایکل رسید. این ایده با ایده موتور هوای مایع (LACE) ، که در ابتدا توسط مارکوارت و جنرال داینامیکس در دهه 60 قرن گذشته توسعه یافته بود ، به عنوان بخشی از کار نیروی هوایی ایالات متحده در پروژه هواپیما انجام شد.
با این حال ، کار روی پروژه موتور جدید Sabre فقط در سال 1989 آغاز شد و امسال Reaction Engines Limited شکل گرفت. متخصصان شرکت به کار بر روی پروژه ادامه دادند و ایده های ارائه شده قبلی را توسعه دادند. در نتیجه ، ایجاد موتور هیبریدی Saber از تیم تحقیقاتی 30 نفره 22 سال طول کشید. ثمره تلاش آنها ساخت موتور ساختگی بود که روی هواپیمای اسکایلون نصب شده بود و در نمایشگاه هوایی فارنبورو به نمایش گذاشته شد.
جدیدترین آزمایشات انجام شده توسط Reaction Engines بر فناوری های پیش خنک کننده هوا متمرکز شده است. در حال حاضر ، متخصصان این شرکت ، با داشتن فناوری کارآمد در دست ، در حال توسعه نمونه اولیه سیستم خنک کننده هستند. وزن این نمونه باید نسبتاً سبک باشد و همچنین پایداری آیرودینامیکی ، مقاومت مکانیکی بالا و مقاومت در برابر ارتعاش قوی را نشان دهد. طبق برنامه های این شرکت ، آزمایش نمونه اولیه کولر قرار بود در آگوست 2012 آغاز شود.
در نوامبر 2012 ، Reaction Engines آزمایش تجهیزات تحت پروژه "فناوری مبدل های حرارتی برای موتور موشک ترکیبی هوا / اکسیژن مایع" را تکمیل کرد. این مرحله بسیار مهمی در روند ایجاد یک موتور ترکیبی بود ، که به تمام سرمایه گذاران بالقوه در پروژه ، قابلیت فناوری های ارائه شده را ثابت کرد. موتور Saber بر مبنای مبدل حرارتی ساخته شده است که می تواند هوای ورودی را تا -150 درجه سانتیگراد (-238 درجه فارنهایت) خنک کند. در فرآیند کار ، هوای خنک شده با هیدروژن مایع مخلوط می شود ، پس از آن ، با سوزاندن ، نیروی لازم را برای پرواز جوی ، قبل از تغییر به اکسیژن مایع از مخازن ، هنگام پرواز در خارج از جو زمین ، فراهم می کند. آزمایشات موفقیت آمیز این فناوری نسبتاً حیاتی در عمل تأیید کرده است که مبدل حرارتی قادر است نیازهای یک موتور ترکیبی را برای بدست آوردن مقدار مورد نیاز اکسیژن از اتمسفر برای عملکرد با بازده بالا در شرایط پرواز در ارتفاع پایین برآورده کند.
در نمایشگاه هوایی فارنبورو 2012 ، دیوید ویلتس ، وزیر امور خارجه بریتانیا در دانشگاه ها و علوم ، از این پیشرفت قدردانی کرد. به طور خاص ، وزیر گفت که این موتور ترکیبی می تواند واقعی ترین تأثیر را بر شرایط بازی که امروز در صنعت فضایی شکل گرفته است داشته باشد. آزمایشات موفقیت آمیز سیستم پیش خنک کننده موتور ، قدردانی بالایی از مفهوم پیشنهادی را که توسط آژانس فضایی بریتانیا در سال 2010 ایجاد شد ، تایید کرد. وزیر همچنین به این واقعیت اشاره کرد که اگر روزی آنها بتوانند از این فناوری برای سازماندهی پروازهای تجاری خود استفاده کنند ، بدون شک این یک رویداد فوق العاده در مقیاس خواهد بود.
دیوید ویلتس همچنین به این واقعیت اشاره کرد که احتمال کمی وجود دارد که آژانس فضایی اروپا با بودجه پروژه Skylon موافقت کند. به همین دلیل ، بریتانیای کبیر باید برای این واقعیت آماده باشد که مجبور است در بیشتر موارد با بودجه خود با ساخت فضاپیما برخورد کند.
کارایی
نسبت رانش به وزن موتور هیبریدی Saber بیش از 14 دستگاه پیش بینی می شود.شایان ذکر است که نسبت رانش به وزن موتورهای جت معمولی در محدوده 5 واحد و تنها 2 واحد برای موتورهای مافوق صوت رمجت است. این سطح بالای عملکرد با استفاده از هوای فوق سرد ، که بسیار متراکم شده و نیاز به فشرده سازی کمتری دارد ، به دست آمده است و حتی مهمتر از آن ، به دلیل دمای پایین کار ، می توان از آلیاژهای سبک به اندازه کافی برای اکثر موتورهای هیبریدی استفاده کرد. طرح.
این موتور دارای یک ضربه خاص بالا در جو است که به 3500 ثانیه می رسد. برای مقایسه ، یک موتور موشک معمولی دارای یک ضربه خاص است ، که در بهترین حالت حدود 450 ثانیه است و حتی یک موتور موشک هسته ای "حرارتی" ، که امیدوار کننده تلقی می شود ، وعده می دهد که به قدر 900 ثانیه برسد.
ترکیبی از جرم کم موتور و بهره وری سوخت بالا به هواپیمای Skylon امیدوار کننده این امکان را می دهد که در حالت تک مرحله ای به مدار برسد ، در حالی که موتور به عنوان موتور جت هوا تا سرعت M = 5 ، 14 و ارتفاع عمل می کند. 28.5 کیلومتر در عین حال ، وسیله هوایی می تواند با بار بسیار زیاد نسبت به وزن برخاستن هواپیما به مدار خود برسد. که قبلاً توسط هیچ هواپیمای معمولی امکان پذیر نبود.
مزایای موتور
برخلاف عموزاده های موشکی سنتی خود ، و مانند دیگر انواع موتورهای جت ، موتور جت هیبریدی جدید بریتانیایی می تواند از هوا برای سوختن سوخت استفاده کند که باعث کاهش وزن مورد نیاز پیشرانه و در عین حال افزایش وزن بار می شود. یک موتور رمجت (موتور رمجت) و یک موتور رمجت مافوق صوت (موتور اسکرم جت) باید مدت زمان کافی را در جو پایین بگذرانند تا سرعت کافی برای ورود به مدار ایجاد شود ، که به نوبه خود مشکل گرمایش شدید را به چشم می آورد. موتور با سرعت مافوق صوت ، و همچنین تلفات احتمالی به دلیل پیچیدگی حفاظت حرارتی و وزن قابل توجه.
در همان زمان ، یک موتور جت ترکیبی مانند Saber تنها نیاز به دستیابی به سرعت مافوق صوت کم (شایان ذکر است که مافوق صوت همه چیز بعد از M = 5 است) در لایه های زیرین جو زمین ، قبل از تغییر به چرخه بسته و صعود تند از شتاب در حالت موشک.
بر خلاف موتورهای سنتی رمجت یا اسکرام جت ، موتور جدید سابر بریتانیایی قادر است رانش بالایی را از سرعت صفر تا M = 5 ، 14 شامل 14 ، در تمام محدوده ارتفاع ، با بازدهی بسیار خوب در کل محدوده ارتفاع ، ارائه دهد. علاوه بر این ، توانایی ایجاد رانش حتی در سرعت صفر نشان دهنده امکان آزمایش موتور هیبریدی روی زمین است که هزینه توسعه را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.
ویژگی های فرض شده موتور Saber:
رانش در سطح دریا - 1960 kN
رانش خالی - 2940 کیلو نیوتن
نسبت رانش به وزن-حدود 14 (در جو)
ضربه خاص در خلاء - 460 ثانیه.
ضربه خاص در سطح دریا - 3600 ثانیه.
