Posljednjih nekoliko godina britansko poduzeće Reaction Engines Limited (REL) u suradnji s drugim organizacijama razvija projekt SABER (Synergetic Air Breathing Rocket Engine). Cilj ovog projekta je stvoriti fundamentalno novi hibridni motor sposoban za korištenje atmosferskog zraka i tekućeg oksidanta. Do danas je projekt pokazao određeni uspjeh.
Razvoj projekta
Koncept motora REL SABER temelji se na idejama postavljenim i djelomično testiranim još osamdesetih godina. U to su vrijeme britanski stručnjaci razvijali svemirski zrakoplov HOTOL za koji je predložen hibridni motor tipa LACE. Taj se projekt nije mogao provesti, ali su njegovi prijedlozi korišteni u novom razvoju.
Dizajn SABRE u sadašnjem obliku započeo je na prijelazu u posljednja desetljeća. Provedena su neka istraživanja kako bi se oblikovao cjelokupni izgled hibridnog motora i odredio put njegovog razvoja. U budućnosti je REL mogao zainteresirati potencijalne kupce i dobiti podršku, što je ubrzalo rad.
REL je do sada završio većinu projektne dokumentacije i započeo s testiranjem pojedinih dijelova motora. Za testiranje proizvoda koriste se dva interna ispitna objekta u Velikoj Britaniji i SAD-u.
Neke komponente i koncepti testirani su u praksi i dokazali su svoj potencijal. U bliskoj budućnosti trebao bi biti dostupan punopravni prototip hibridnog motora, uključujući sve ispitane komponente. Njegovo testiranje pod uvjetima štanda počet će 2020.-21. Vrijeme pojavljivanja motora pogodnog za ugradnju u prave zrakoplove ostaje nepoznato. To će se vjerojatno dogoditi tek u drugoj polovici dvadesetih.
Hibridni dizajn
Proizvod SABER mora djelovati u atmosferi i izvan nje, razvijajući potreban potisak i osiguravajući ubrzanje do velikih brzina. Takvi zahtjevi doveli su do potrebe za posebnim dizajnom sa specifičnim značajkama. Sadrži elemente karakteristične za turboreaktivne, ramjetne i raketne motore na tekuće gorivo. Njihova uporaba u različitim kombinacijama omogućuje nekoliko načina rada za različite faze leta.
Motor SABER sadrži nekoliko glavnih komponenti smještenih u jednom kućištu. Glavni dio proizvoda nalazi se ispod čeonog usisnika zraka sa središnjim tijelom. Potonji je izrađen u obliku stožastog oklopa i može se pomicati po osi motora kako bi se promijenio dovod zraka u sustav. U nekim načinima dovod zraka je potpuno isključen.
Sustav za hlađenje ulaznog zraka postavljen je neposredno iza usisnika. Izračunato je da bi se pri letenju velikom brzinom ulaz zraka trebao zagrijati do temperature od 1000 ° C ili više. Poseban predhladnjak s nekoliko tisuća tankih cijevi napunjenih tekućim helijem trebao bi smanjiti temperaturu zraka na negativne vrijednosti u djeliću sekunde. Omogućen je sustav protiv zaleđivanja.
Središnji dio motora zauzimaju tzv. jezgra je poseban kompresor dizajniran za komprimiranje ulaznog zraka prije nego što se pošalje u komoru za izgaranje. U tom pogledu, SABER je sličan tradicionalnim turboreaktivnim motorima, ali nedostaje mu turbina iza komore za izgaranje i neki drugi elementi. Kompresor pokreće turbina koja uzima energiju iz sustava za hlađenje zrakom.
Komora za izgaranje iz sastava SABER slična je sklopovima raketnih motora na tekuće gorivo. Uz pomoć turbo pumpe, predlaže se opskrba gorivom i oksidantom - plinovitim zrakom ili tekućim kisikom, ovisno o načinu rada. U oba načina ukapljeni vodik koristi se kao gorivo.
Oko glavne komore za izgaranje nalazi se druga komora slična ramjetnom motoru. Dizajniran je za rad u određenim načinima rada i povećanje ukupnog potiska motora. Kao i glavna komora za izgaranje, pomoćna jednokratna komora za izgaranje radi na vodiku.
Sada je cilj projekta SABER razvoj hibridnog motora s dovoljno visokim performansama i ograničenim dimenzijama. Gotov proizvod ne smije biti veći od serijskog Pratt & Whitney F135 - ne dulji od 5,6 m i promjer manji od 1,2 m. Istodobno treba osigurati svestranost i visoke performanse.
Ovisno o načinu rada, takva opcija SABER moći će letjeti brzinama do M = 25. Maksimalni potisak u "zračnom" načinu dosegnut će 350 kN, u raketnom načinu - 500 kN. Glavna pozitivna značajka bit će mogućnost rješavanja svih problema pomoću jednog motora.
Načini rada
Motor SABER može se koristiti na vozilima različitih klasa, prvenstveno na zrakoplovnim vozilima. Prisutnost nekoliko načina rada pružit će mogućnost horizontalnog polijetanja i slijetanja, leta u atmosferi i ulaska u orbitu.
Polijetanje i let u atmosferi treba izvesti pomoću prvog načina rada motora. U tom slučaju, ulaz zraka je otvoren, a "jezgra" dovodi komprimirani zrak u komoru za izgaranje. Nakon ubrzanja do velikih nadzvučnih brzina, uključuje se komora za izgaranje s izravnim protokom. Korištenje dva kruga, prema izračunima, omogućuje brzinu leta do M = 5, 4.
Za daljnje ubrzanje koristi se treći način rada. Na njemu je zatvoren ulaz zraka, a tekući kisik se dovodi u glavnu komoru za izgaranje. Zapravo, u ovoj konfiguraciji SABER postaje privid tradicionalnog raketnog motora. Ovaj način rada pruža maksimalne performanse leta.
Prijave
Zasad hibridni motor iz REL -a postoji samo u obliku dokumentacije i pojedinačnih jedinica, ali su njegova područja primjene već utvrđena. Takve elektrane trebale bi biti zanimljive u kontekstu daljnjeg razvoja zrakoplovstva i astronautike, uklj. na spoju ova dva smjera.
SABER ili sličan proizvod bit će korisni u stvaranju perspektivnih hipersoničnih zrakoplova za različite namjene. Korištenjem takvih tehnologija moguće je stvoriti transportne, putničke ili vojne zrakoplove.
Puni potencijal hibridnog motora može se osloboditi zrakoplovnim zrakoplovom. U tom slučaju, SABER će omogućiti horizontalno polijetanje i slijetanje, kao i izlaz na potrebne visine, nakon čega slijedi ubrzanje i let u orbitu. Svemirski zrakoplov s hibridnim motorima trebao bi imati važne prednosti koje olakšavaju upravljanje.
SABER razvoj može se implementirati kao zasebne komponente. Na primjer, REL vjeruje da se razvijeni sustav hlađenja ulaznog zraka može koristiti u modernizaciji postojećih ili u razvoju perspektivnih turboreaktivnih motora. Najzanimljiviji rezultati iz ovoga mogu se dobiti na području brzog zrakoplovstva.
U svojoj srži, projekt SABER nudi skup ključnih tehnologija za izgradnju hibridnog višenamjenskog motora. Na njihovoj osnovi možete stvoriti pravi proizvod potrebnih dimenzija s navedenim karakteristikama. Za prve testove stvorena je SABERA srednje veličine, visokih performansi. Ako postoji interes kupaca, mogu se pojaviti nove izmjene koje zadovoljavaju posebne zahtjeve.
Praktična praksa
Prve studije i ispitivanja u okviru projekta SABER dogodile su se početkom desetih godina i imale su za cilj pronaći optimalna dizajnerska rješenja. Do danas je REL dovršio dizajn i započeo proces testiranja pojedinih komponenti hibridnog motora.
Prije nekoliko tjedana, razvojna je tvrtka objavila da provodi klupske testove sustava zračnog hlađenja. Tijekom ispitivanja brzina zraka na ulazu u uređaj dosegla je M = 5, temperatura - 1000 ° C. Izvješćuje se da se prototip uspješno nosio sa svojim zadacima i osigurao naglo i brzo smanjenje temperature polaznog voda. Međutim, nisu imenovani određeni brojevi.
Prethodno prijavljene provjere drugih dijelova motora. Dovršenje svih ovih aktivnosti omogućuje tvrtki REL da pređe na sastavljanje punopravnog prototipnog stroja. Njegov izgled očekuje se 2020.-21. Istodobno će se održati i bench bench testovi prema čijim će se rezultatima moći utvrditi stvarne perspektive razvoja.
Reaction Engines Limited visoko cijeni svoj novi projekt i vjeruje da ima veliku budućnost. Koliko su takve procjene objektivne i odgovaraju li stvarnosti nije potpuno jasno. Odgovor na takva pitanja može se dati tek za nekoliko godina, nakon dovršetka svih potrebnih mjera i stvaranja pravog zrakoplova sa SABER motorima.
