De Britse regering heeft aangekondigd bereid te zijn 60 miljoen pond (bijna 3 miljard roebel) te investeren in het project van het particuliere bedrijf Reaction Engines. De ingenieurs van het bedrijf verwachten een werkend model van een gloednieuwe commerciële straalmotor te bouwen. De motor krijgt de naam Sabre, een afkorting voor Synergetic Air-Breathing Rocket Engine. Momenteel zijn laboratoriumtests van prototypes van de nieuwe motor al met succes afgerond, wat voor de staat een extra stimulans is geworden om in dit project te investeren.
Een vliegtuig op basis van Sabre-motoren zal in slechts 15 minuten de stratosfeer kunnen bereiken en de afstand van bijvoorbeeld Australië naar de Verenigde Staten in slechts 4 uur. De snelheid van zo'n vliegtuig zou de geluidssnelheid in één keer met een factor 5 overschrijden. Momenteel is Reaction Engines van plan om hun beroemde Skylon-vliegtuig uit te rusten met een nieuwe motor, die mogelijk zou kunnen versnellen tot 5635 km / u. Volgens vertegenwoordigers van het Britse bedrijf heeft Skylon alle kans om een echt "ruimteschip" te worden en in een lage baan om de aarde te vliegen.
Traditionele motoren, die tegenwoordig in de luchtvaart worden gebruikt, vereisen het transport van speciale tanks gevuld met vloeibare zuurstof als het vliegtuig tijdens de vlucht een snelheid van meer dan 3000 km / u bereikt. Dergelijke vliegtuigen kunnen geen gewone lucht "ademen", omdat deze tot zeer hoge temperaturen zou opwarmen. Tegelijkertijd maakt de Sabre-motor het gebruik van lucht mogelijk in plaats van vloeibare zuurstof: hij is uitgerust met een heel systeem van buizen die gevuld zijn met helium. Terwijl lucht door deze buizen stroomt, koelt helium deze af en wordt zuurstof van de vereiste temperatuur (-150 graden Celsius in plaats van de oorspronkelijke 1000 graden) rechtstreeks aan de motor geleverd.
De Sabre-motor, ontwikkeld door Reaction Engines, kan in 2 modi werken: als straalmotor en als raketmotor. Volgens vertegenwoordigers van het bedrijf zal het gebruik van deze motor in het Skylon-vliegtuig het mogelijk maken om 5 keer de geluidssnelheid in de atmosfeer van de aarde en 25 keer in de ruimte te bereiken. Het belangrijkste element van deze motor, waarmee hij effectief in de atmosfeer kan werken, is de voorkoeler, waarin de binnenkomende buitenlucht met een temperatuur van ongeveer 1000 graden wordt afgekoeld tot een temperatuur van -150 graden in slechts een honderdste van een tweede.
Zodra de Skylon de ruimte binnenkomt, kan hij in de zogenaamde "ruimtemodus" worden gezet. In dit geval kan het vliegtuig 36 uur in een lage baan om de aarde blijven. Deze tijd is ruim voldoende om bijvoorbeeld een satelliet te lanceren. Bovendien zal het een zeer winstgevende technologie zijn. Volgens Alan Bond, de oprichter van het bedrijf, zou het bedrag dat nodig is voor het lanceren van satellieten en andere soortgelijke missies onmiddellijk met 95% kunnen worden verminderd als de commerciële productie van Sabre-motoren wordt opgericht.
Bovendien kunnen nieuwe ruimtevaartuigen gebouwd op luchtstraalmotoren een zeer goed vooruitzicht worden op de markt voor ruimtetoerisme. In dit geval zou het Britse Reaction Engines een zeer sterke concurrent kunnen worden voor Virgin Galactic, dat eigendom is van Richard Branson. Nu nodigt de miljardair iedereen uit om onze planeet door het raam te zien voor slechts 121 duizend pond (bijna 6 miljoen roebel). Vertegenwoordigers van het bedrijf Reaction Engines zeggen dat de vlucht op hun Skylon-ruimtevaartuig ruimtetoeristen aanzienlijk minder zal kosten, maar hoeveel ze nog niet zeggen. Meer details over de plannen van de Britse regering met betrekking tot de financiering van dit ambitieuze project zullen bekend worden wanneer een speciale UK Space Conference wordt gehouden in Glasgow.
Geschiedenis van uiterlijk
Het idee om een voorgekoelde motor te ontwerpen kwam voor het eerst bij Robert Carmichael in 1955. Dit idee werd gevolgd door het idee van een vloeibaar gemaakte luchtmotor (LACE), die oorspronkelijk werd ontwikkeld door Marquardt en General Dynamics in de jaren 60 van de vorige eeuw, als onderdeel van het werk van de Amerikaanse luchtmacht aan het Aerospaceplane-project.
Het werk aan het project van een nieuwe Sabre-motor begon echter pas in 1989 en dit jaar werd Reaction Engines Limited opgericht. De specialisten van het bedrijf werkten verder aan het project en ontwikkelden de eerder gepresenteerde ideeën. Als gevolg hiervan duurde de creatie van de Sabre hybride motor 22 jaar door een onderzoeksteam van 30 mensen. Het resultaat van hun inspanningen was de bouw van een namaakmotor, die werd geïnstalleerd op het Skylon-vliegtuig, dat te zien was op de Farnborough Air Show.
De nieuwste tests die door Reaction Engines zijn uitgevoerd, waren gericht op luchtvoorkoelingstechnologieën. Op dit moment ontwikkelen de specialisten van dit bedrijf, met een werkbare technologie in handen, een prototype van het koelsysteem. Dit exemplaar moet relatief licht van gewicht zijn en ook aërodynamische stabiliteit, hoge mechanische sterkte en weerstand tegen sterke trillingen vertonen. Volgens de plannen van het bedrijf zouden de tests van een prototypekoeler in augustus 2012 beginnen.
In november 2012 had Reaction Engines het testen van de apparatuur voltooid in het kader van het project "Heat Exchanger Technology Critical for Air / Liquid Oxygen Powered Hybrid Rocket Engine". Dit was een zeer belangrijke fase in het proces van het creëren van een hybride motor, die aan alle potentiële investeerders in het project de levensvatbaarheid van de gepresenteerde technologieën bewees. De Sabre-motor is gebaseerd op een warmtewisselaar die de inkomende lucht kan koelen tot -150 ° C (-238 ° F). Tijdens het gebruik wordt gekoelde lucht gemengd met vloeibare waterstof, waarna het door verbranding de nodige stuwkracht levert voor atmosferische vlucht, voordat het overschakelt op vloeibare zuurstof uit tanks, wanneer het buiten de atmosfeer van de aarde vliegt. Succesvolle tests van deze nogal kritische technologie hebben in de praktijk bevestigd dat de warmtewisselaar in staat is om te voldoen aan de behoeften van een hybride motor om de vereiste hoeveelheid zuurstof uit de atmosfeer te halen om met hoge efficiëntie te functioneren in vliegomstandigheden op lage hoogte.
Op de Farnborough Air Show 2012 prees David Willets, de Britse minister van Universiteiten en Wetenschappen, de ontwikkeling. De minister zei met name dat deze hybride motor de meest reële impact kan hebben op de spelomstandigheden die zich vandaag in de ruimtevaartindustrie hebben gevormd. De succesvolle tests van het voorkoelsysteem van de motor bevestigden de hoge waardering voor het voorgestelde concept, dat in 2010 door de Britse ruimtevaartorganisatie werd gemaakt. De minister merkte ook op dat als ze er ooit in slagen deze technologie toe te passen om hun eigen commerciële vluchten te organiseren, dit qua schaal ongetwijfeld een fantastisch evenement wordt.
David Willets merkte ook op dat het weinig waarschijnlijk is dat de European Space Agency zal instemmen met de financiering van het Skylon-project. Daarom moet Groot-Brittannië erop voorbereid zijn dat het de bouw van het ruimtevaartuig grotendeels met eigen middelen zal moeten regelen.
Uitvoering
De ontwerp-stuwkracht-gewichtsverhouding van de Sabre hybride motor zal naar verwachting meer dan 14 eenheden zijn. Het is vermeldenswaard dat de stuwkracht-gewichtsverhouding van gewone straalmotoren binnen 5 eenheden ligt, en slechts 2 eenheden voor supersonische straalmotoren. Dit hoge prestatieniveau is bereikt door het gebruik van onderkoelde lucht, die zeer dicht wordt en minder compressie vereist, en nog belangrijker, door de lage bedrijfstemperaturen is het mogelijk om voldoende lichte legeringen te gebruiken voor de meeste hybride motoren ontwerp.
De motor heeft een hoge specifieke impuls in de atmosfeer, die 3500 seconden bereikt. Ter vergelijking: een gewone raketmotor heeft een specifieke impuls, die op zijn best ongeveer 450 seconden is, en zelfs een "thermische" nucleaire raketmotor, die als veelbelovend wordt beschouwd, belooft een omvang van slechts 900 seconden te bereiken.
De combinatie van een laag motorgewicht en een hoog brandstofverbruik geeft het veelbelovende Skylon-vliegtuig de mogelijkheid om in een eentrapsmodus een baan om de aarde te bereiken, terwijl de motor werkt als een luchtstraalmotor tot een snelheid van M = 5, 14 en een hoogte van 28,5 kilometer. Tegelijkertijd kan het ruimtevaartvoertuig een baan bereiken met een zeer groot laadvermogen in verhouding tot het startgewicht van het vliegtuig zelf. Dat kon voorheen met geen enkel conventioneel vliegtuig worden bereikt.
Motor voordelen:
In tegenstelling tot zijn traditionele raketneven en net als andere soorten straalmotoren, kan de nieuwe Britse hybride straalmotor lucht gebruiken om brandstof te verbranden, waardoor het vereiste gewicht aan drijfgas wordt verminderd, terwijl het gewicht van de nuttige lading toeneemt. Een straalmotor (ramjet-motor) en een hypersonische straalmotor (scramjet-motor) moeten voldoende tijd in de lagere atmosfeer doorbrengen om een snelheid te ontwikkelen die voldoende is om in een baan om de aarde te komen, wat op zijn beurt het probleem van intense verwarming naar voren brengt motor met hypersonische snelheid, evenals mogelijke verliezen als gevolg van de complexiteit van thermische beveiliging en aanzienlijk gewicht.
Tegelijkertijd hoeft een hybride straalmotor zoals de Sabre slechts een lage hypersonische snelheid te bereiken (het is de moeite waard eraan te herinneren dat hypersonisch alles is na M = 5) in de lagere lagen van de aardatmosfeer, voordat hij overschakelt naar een gesloten cyclus en een steile klim maken van acceleratie in raketmodus.
In tegenstelling tot traditionele ramjet- of scramjet-motoren, kan de nieuwe British Sabre-motor een hoge stuwkracht leveren van nulsnelheid tot M = 5, 14 inclusief, over het hele hoogtebereik, met een zeer goede efficiëntie over het hele hoogtebereik. Bovendien geeft het vermogen om zelfs bij nulsnelheid stuwkracht te creëren de mogelijkheid aan om de hybride motor op de grond te testen, wat de ontwikkelingskosten aanzienlijk verlaagt.
Veronderstelde kenmerken van de Sabre-motor:
Stuwkracht op zeeniveau - 1960 kN
Leegte stuwkracht - 2940 kN
Stuwkracht-gewichtsverhouding - ongeveer 14 (in de atmosfeer)
Specifieke impuls in vacuüm - 460 seconden.
Specifieke impuls op zeeniveau - 3600 seconden.
