Britanska vlada objavila je da je spremna uložiti 60 milijuna funti (gotovo 3 milijarde rubalja) u projekt privatne tvrtke Reaction Engines. Inženjeri tvrtke očekuju da će izgraditi radni model potpuno novog komercijalnog mlaznog motora. Motor će se zvati Sabre, kratica za Synergetic Air-Breathing Rocket Engine. Trenutno su laboratorijska ispitivanja prototipova novog motora već uspješno završena, što je državi postalo dodatni poticaj za ulaganje u ovaj projekt.
Zrakoplov temeljen na motorima Sabre moći će doći do stratosfere za samo 15 minuta, a udaljenost, primjerice, od Australije do Sjedinjenih Država prevaliti za samo 4 sata. Brzina takvog zrakoplova premašila bi brzinu zvuka za faktor 5 odjednom. Trenutno Reaction Engines planira opremiti svoj slavni zrakoplov Skylon novim motorom, koji bi potencijalno mogao ubrzati do 5635 km / h. Prema riječima predstavnika britanske tvrtke, Skylon ima sve šanse postati pravi "svemirski brod" i letjeti u niskoj zemljinoj orbiti.
Tradicionalni motori, koji se danas koriste u zrakoplovstvu, zahtijevaju prijevoz posebnih spremnika napunjenih tekućim kisikom ako zrakoplov postigne brzinu veću od 3000 km / h u letu. Takvi zrakoplovi ne mogu "udisati" običan zrak, jer bi se zagrijao do vrlo visokih temperatura. Istodobno, motor Sabre dopušta korištenje zraka umjesto tekućeg kisika: opremljen je cijelim sustavom cijevi ispunjenih helijem. Kako zrak prolazi kroz ove cijevi, helij ga hladi i kisik potrebne temperature (-150 stupnjeva Celzijusa umjesto izvornih 1000 stupnjeva) isporučuje se izravno u motor.
Razvijen od strane Reaction Engines, motor Sabre može raditi u 2 načina: kao mlazni motor i kao raketni motor. Prema riječima predstavnika tvrtke, upotreba ovog motora u zrakoplovu Skylon omogućit će mu da bude 5 puta veća od brzine zvuka u Zemljinoj atmosferi i 25 puta u svemiru. Ključni element ovog motora, koji će mu omogućiti učinkovit rad u atmosferi, je predhlađivač, u kojem se ulazni vanjski zrak s temperaturom od oko 1000 stupnjeva hladi na temperaturu od -150 stupnjeva u samo jednoj stotinki drugi.
Nakon što Skylon uđe u svemir, može se staviti u ono što se naziva "svemirski način". U tom slučaju, zrakoplov će moći ostati u niskozemljnoj orbiti 36 sati. Ovo je vrijeme više nego dovoljno, na primjer, za lansiranje satelita. Štoviše, to će biti vrlo isplativa tehnologija. Prema riječima Alana Bonda, koji je osnivač tvrtke, iznos potreban za lansiranje satelita i drugih sličnih misija mogao bi se odmah smanjiti za 95% ako se uspostavi komercijalna proizvodnja motora Sabre.
Osim toga, nove letjelice izgrađene na zračno-mlaznim motorima mogu postati vrlo dobra perspektiva na tržištu svemirskog turizma. U ovom bi slučaju britanska tvrtka Reaction Engines mogla postati vrlo jak konkurent Virgin Galactic -u koji pripada Richardu Bransonu. Sada milijarder poziva sve da pogledaju naš planet kroz prozor za samo 121 tisuću funti (gotovo 6 milijuna rubalja). Predstavnici tvrtke Reaction Engines kažu da će let njihovom svemirskom letjelicom Skylon svemirske turiste koštati znatno manje, međutim, još ne govore koliko. Više detalja o planovima britanske vlade u pogledu financiranja ovog ambicioznog projekta bit će poznato kada se u Glasgowu održi posebna britanska svemirska konferencija.
Povijest pojavljivanja
Ideja o projektiranju predhlađenog motora prvi je put došla Robertu Carmichaelu davne 1955. godine. Ovu ideju slijedila je ideja o ukapljenom zračnom motoru (LACE), koju su prvotno razvili Marquardt i General Dynamics 60 -ih godina prošlog stoljeća, u sklopu rada američkih zračnih snaga na projektu Aerospaceplane.
Međutim, radovi na projektu novog motora Sabre započeli su tek 1989. godine, a ove je godine osnovana Reaction Engines Limited. Stručnjaci tvrtke nastavili su raditi na projektu, razvijajući ranije predstavljene ideje. Kao rezultat toga, za stvaranje hibridnog motora Sabre trebalo je 22 godine od istraživačkog tima od 30 ljudi. Plod njihovih napora bila je izgradnja lažnog motora, koji je instaliran na zrakoplovu Skylon, koji je bio izložen na Farnborough Air Showu.
Najnovija ispitivanja koja su proveli Reaction Engines bili su usredotočeni na tehnologije predhlađenja zraka. Trenutno stručnjaci ove tvrtke, koji u svojim rukama imaju primjenjivu tehnologiju, razvijaju prototip rashladnog sustava. Ovaj bi uzorak trebao biti relativno lagan i također pokazivati aerodinamičku stabilnost, visoku mehaničku čvrstoću i otpornost na jake vibracije. Prema planovima tvrtke, ispitivanja prototipa hladnjaka trebala su početi u kolovozu 2012. godine.
Do studenog 2012. godine Reaction Engines su dovršili ispitivanje opreme u okviru projekta "Tehnologija izmjenjivača topline kritična za hibridne raketne motore na zrak / tekući kisik". Ovo je bila vrlo važna faza u procesu stvaranja hibridnog motora, koja je svim potencijalnim ulagačima u projekt dokazala održivost predstavljenih tehnologija. Motor Sabre temelji se na izmjenjivaču topline koji može rashladiti ulazni zrak do -150 ° C (-238 ° F). U procesu rada, ohlađeni zrak se pomiješa s tekućim vodikom, nakon čega, gorenjem, osigurava potreban potisak za atmosferski let, prije prelaska na tekući kisik iz spremnika, kada leti izvan zemljine atmosfere. Uspješni testovi ove prilično kritične tehnologije potvrdili su u praksi da je izmjenjivač topline sposoban zadovoljiti potrebe hibridnog motora za dobivanje potrebne količine kisika iz atmosfere za visoku učinkovitost u uvjetima leta na malim visinama.
Na zračnom sajmu Farnborough 2012. David Willets, britanski državni tajnik za sveučilišta i znanost, pohvalio je razvoj. Ministar je posebno rekao da ovaj hibridni motor može imati najstvarniji utjecaj na uvjete igre koji su se danas formirali u svemirskoj industriji. Uspješni testovi sustava predhlađenja motora potvrdili su visoko uvažavanje predloženog koncepta, koji je napravila britanska svemirska agencija 2010. godine. Ministar je također primijetio činjenicu da će, ako jednog dana uspiju primijeniti ovu tehnologiju za organizaciju vlastitih komercijalnih letova, to nesumnjivo postati fantastičan događaj razmjera.
David Willets također je primijetio činjenicu da je mala vjerojatnost da će Europska svemirska agencija pristati financirati projekt Skylon. Iz tog razloga Velika Britanija mora biti spremna na činjenicu da će se morati pozabaviti izgradnjom letjelice, najvećim dijelom vlastitim sredstvima.
Izvođenje
Predviđeno je da omjer potiska i težine hibridnog motora Sabre iznosi više od 14 jedinica. Vrijedi napomenuti da je omjer potiska i težine običnih mlaznih motora unutar 5 jedinica, a samo 2 jedinice za nadzvučne ramjetne motore. Ova visoka razina performansi postignuta je upotrebom prehlađenog zraka, koji postaje vrlo gust i zahtijeva manje kompresije, a što je još važnije, zbog niskih radnih temperatura, moguće je koristiti dovoljno lakih legura za većinu hibridnih motora oblikovati.
Motor ima visoki specifični impuls u atmosferi, koji doseže 3500 sekundi. Za usporedbu, običan raketni motor ima specifičan impuls, koji je u najboljem slučaju oko 450 sekundi, pa čak i „termalni“nuklearni raketni motor, koji se smatra obećavajućim, obećava da će doseći veličinu od samo 900 sekundi.
Kombinacija male mase motora i velike učinkovitosti goriva daje obećavajućem zrakoplovu Skylon mogućnost dosezanja orbite u jednostepenom načinu rada, dok motor radi kao zračno-mlazni motor do brzine M = 5, 14 i nadmorske visine od 28,5 km. U isto vrijeme, svemirsko vozilo može doseći orbitu s vrlo velikim korisnim opterećenjem u odnosu na poletnu težinu samog zrakoplova. To se ranije nije moglo postići niti jednim konvencionalnim zrakoplovom.
Prednosti motora
Za razliku od svojih tradicionalnih raketnih rođaka, i poput drugih tipova mlaznih motora, novi britanski hibridni mlazni motor može koristiti zrak za sagorijevanje goriva, što smanjuje potrebnu težinu pogonskog goriva, dok povećava težinu korisnog tereta. Ramjet motor (ramjet motor) i hiperzvučni ramjet motor (scramjet motor) moraju provesti dovoljno vremena u donjoj atmosferi kako bi razvili brzinu dovoljnu za ulazak u orbitu, što opet dovodi do izražaja problem intenzivnog zagrijavanja motor hipersoničnom brzinom, kao i mogući gubici zbog složenosti toplinske zaštite i značajne težine.
Istodobno, hibridni mlazni motor poput Sabre samo treba postići nisku hipersoničnu brzinu (vrijedi podsjetiti da je hipersonična sve nakon M = 5) u donjim slojevima Zemljine atmosfere, prije nego što pređe u zatvoreni ciklus i strmi uspon od ubrzanja u raketnom načinu rada.
Za razliku od tradicionalnih ramjetnih ili scramjet motora, novi britanski motor Sabre u stanju je pružiti veliki potisak od nulte brzine do M = 5, uključujući 14, u cijelom rasponu nadmorskih visina, s vrlo dobrom učinkovitošću u cijelom rasponu visina. Osim toga, mogućnost stvaranja potiska čak i pri nultoj brzini ukazuje na mogućnost testiranja hibridnog motora na tlu, što značajno smanjuje troškove razvoja.
Pretpostavljene karakteristike motora Sabre:
Potisak na razini mora - 1960 kN
Potisak praznine - 2940 kN
Omjer potiska i težine-oko 14 (u atmosferi)
Specifični impuls u vakuumu - 460 sekundi.
Specifični impuls na razini mora - 3600 sekundi.
