Lielbritānijas valdība paziņojusi, ka ir gatava ieguldīt 60 miljonus mārciņu (gandrīz 3 miljardus rubļu) privātā uzņēmuma Reaction Engines projektā. Uzņēmuma inženieri cer izveidot pilnīgi jauna komerciāla reaktīvā dzinēja darba modeli. Dzinējam tiks dots nosaukums Saber, saīsinājums no Synergetic Air-Breathing Rocket Engine. Šobrīd jaunā dzinēja prototipu laboratoriskie testi jau ir veiksmīgi pabeigti, kas ir kļuvis par papildu stimulu valstij investēt šajā projektā.
Lidmašīna, kuras pamatā ir Sabre dzinēji, spēs sasniegt stratosfēru tikai 15 minūtēs, un attālumu, piemēram, no Austrālijas līdz ASV, veiks tikai 4 stundās. Šāda gaisa kuģa ātrums pārsniegtu skaņas ātrumu par 5 reizēm. Šobrīd Reaction Engines plāno savu slaveno Skylon lidmašīnu aprīkot ar jaunu dzinēju, kas potenciāli varētu paātrināties līdz 5635 km / h. Pēc britu kompānijas pārstāvju domām, Skylon ir visas iespējas kļūt par īstu "kosmosa kuģi" un lidot zemas zemes orbītā.
Tradicionālajiem dzinējiem, kurus šodien izmanto aviācijā, ir nepieciešams pārvadāt īpašas tvertnes, kas piepildītas ar šķidro skābekli, ja lidmašīna lidojuma laikā sasniedz ātrumu, kas pārsniedz 3000 km / h. Šādas lidmašīnas nevar "ieelpot" parasto gaisu, jo tas sakarst līdz ļoti augstām temperatūrām. Tajā pašā laikā Sabre dzinējs ļauj šķidrā skābekļa vietā izmantot gaisu: tas ir aprīkots ar veselu cauruļu sistēmu, kas ir piepildīta ar hēliju. Kad gaiss iet caur šīm caurulēm, hēlijs to atdzesē un nepieciešamās temperatūras skābeklis (-150 grādi pēc Celsija sākotnējo 1000 grādu vietā) tiek piegādāts tieši dzinējam.
Reaction Engines izstrādātais Saber dzinējs spēj darboties 2 režīmos: kā reaktīvais dzinējs un kā raķešu dzinējs. Kā norāda uzņēmuma pārstāvji, šī dzinēja izmantošana lidmašīnā Skylon ļaus tam būt 5 reizes lielākam par skaņas ātrumu Zemes atmosfērā un 25 reizes kosmosā. Šī dzinēja galvenais elements, kas ļaus tam efektīvi darboties atmosfērā, ir priekšdzesētājs, kurā ienākošais ārējais gaiss ar aptuveni 1000 grādu temperatūru tiek atdzesēts līdz -150 grādu temperatūrai tikai vienā simtdaļā otrais.
Kad Skylon iekļūst kosmosā, to var ievietot tā dēvētajā "kosmosa režīmā". Šajā gadījumā lidmašīna varēs palikt zemas zemes orbītā 36 stundas. Šis laiks ir vairāk nekā pietiekams, piemēram, lai palaistu satelītu. Turklāt tā būs ļoti rentabla tehnoloģija. Kā uzskata Alans Bonds, kurš ir uzņēmuma dibinātājs, satelītu palaišanai un citām līdzīgām misijām nepieciešamā summa varētu tikt nekavējoties samazināta par 95%, ja tiks izveidota Sabre dzinēju komerciālā ražošana.
Turklāt jauni kosmosa kuģi, kas būvēti uz gaisa strūklas dzinējiem, var kļūt par ļoti labu perspektīvu kosmosa tūrisma tirgū. Šajā gadījumā britu firma Reaction Engines varētu kļūt par ļoti spēcīgu konkurentu Ričardam Brensonam piederošajai Virgin Galactic. Tagad miljardieris aicina ikvienu redzēt mūsu planētu pa logu tikai par 121 tūkstošu mārciņu (gandrīz 6 miljoniem rubļu). Uzņēmuma Reaction Engines pārstāvji stāsta, ka lidojums ar viņu kosmosa kuģi Skylon kosmiskajiem tūristiem izmaksās ievērojami mazāk, tomēr pagaidām nesaka, cik. Sīkāka informācija par Apvienotās Karalistes valdības plāniem attiecībā uz finansējumu šim vērienīgajam projektam kļūs zināma, kad Glāzgovā notiks īpaša Apvienotās Karalistes kosmosa konference.
Izskata vēsture
Ideja par iepriekš atdzesēta dzinēja konstruēšanu pirmo reizi radās Robertam Karmihailam 1955. gadā. Šai idejai sekoja ideja par sašķidrināta gaisa dzinēju (LACE), kuru sākotnēji izstrādāja Marquardt un General Dynamics pagājušā gadsimta 60. gados, kā daļu no ASV gaisa spēku darba pie Aerospaceplane projekta.
Tomēr darbs pie jauna Saber dzinēja projekta sākās tikai 1989. gadā, un šogad tika izveidota Reaction Engines Limited. Uzņēmuma speciālisti turpināja darbu pie projekta, izstrādājot iepriekš izklāstītās idejas. Rezultātā Sabre hibrīda dzinēja izveide no 30 cilvēku pētnieku grupas prasīja 22 gadus. Viņu centienu auglis bija izspēles dzinēja uzbūve, kas tika uzstādīta lidmašīnai Skylon, kas bija apskatāma Farnboro gaisa izstādē.
Jaunākie reakciju dzinēju veiktie testi ir vērsti uz gaisa priekšdzesēšanas tehnoloģijām. Šobrīd šī uzņēmuma speciālisti, rokās ņemot praktiski izmantojamu tehnoloģiju, izstrādā dzesēšanas sistēmas prototipu. Šim paraugam vajadzētu būt salīdzinoši vieglam, un tam vajadzētu būt arī aerodinamiskai stabilitātei, lielai mehāniskai izturībai un izturībai pret spēcīgu vibrāciju. Saskaņā ar uzņēmuma plāniem dzesētāja prototipa testi bija jāsāk 2012. gada augustā.
Līdz 2012. gada novembrim reakcijas dzinēji bija pabeiguši iekārtu testēšanu saskaņā ar projektu "Siltummaiņa tehnoloģija, kas ir kritiska gaisa / šķidrā skābekļa dzinēja hibrīda raķešu dzinējam". Tas bija ļoti svarīgs posms hibrīda dzinēja izveides procesā, kas visiem potenciālajiem projekta investoriem pierādīja iesniegto tehnoloģiju dzīvotspēju. Saber dzinēja pamatā ir siltummainis, kas spēj atdzesēt ienākošo gaisu līdz -150 ° C (-238 ° F). Darbības laikā atdzesēts gaiss tiek sajaukts ar šķidro ūdeņradi, pēc tam, sadedzinot, tas nodrošina nepieciešamo vilci atmosfēras lidojumam, pirms pārslēdzas uz šķidro skābekli no tvertnēm, lidojot ārpus zemes atmosfēras. Veiksmīgi šīs diezgan kritiskās tehnoloģijas testi praksē ir apstiprinājuši, ka siltummainis spēj apmierināt hibrīda dzinēja vajadzības, lai no atmosfēras iegūtu nepieciešamo skābekļa daudzumu, lai darbotos ar augstu efektivitāti lidojumos ar zemu augstumu.
2012. gada Farnboro gaisa izstādē Lielbritānijas universitāšu un zinātnes valsts sekretārs Deivids Villets atzinīgi novērtēja šo attīstību. Jo īpaši ministrs teica, ka šim hibrīda dzinējam var būt visreālākā ietekme uz spēles apstākļiem, kas šodien izveidojušies kosmosa industrijā. Veiksmīgie dzinēja priekšdzesēšanas sistēmas testi apstiprināja ierosinātās koncepcijas augsto novērtējumu, ko Apvienotās Karalistes Kosmosa aģentūra veica 2010. gadā. Ministrs arī atzīmēja faktu - ja kādu dienu viņiem izdosies pielietot šo tehnoloģiju, lai organizētu savus komerciālos lidojumus, tad tas neapšaubāmi kļūs par fantastisku pasākumu mērogā.
Deivids Villets arī atzīmēja faktu, ka ir maz ticams, ka Eiropas Kosmosa aģentūra piekritīs finansēt projektu Skylon. Šī iemesla dēļ Lielbritānijai jābūt gatavai tam, ka tai būs jātiek galā ar kosmosa kuģa būvi, lielākoties par saviem līdzekļiem.
Veiktspēja
Paredzams, ka Sabre hibrīda dzinēja konstrukcijas vilces un svara attiecība būs lielāka par 14 vienībām. Ir vērts atzīmēt, ka parasto reaktīvo dzinēju vilces un svara attiecība ir 5 vienību robežās, bet virsskaņas ātruma dzinējiem-tikai 2 vienības. Šis augstais veiktspējas līmenis ir sasniegts, izmantojot pārāk atdzesētu gaisu, kas kļūst ļoti blīvs un prasa mazāku saspiešanu, un vēl svarīgāk ir tas, ka zemās darba temperatūras dēļ lielākajai daļai hibrīda dzinēju ir iespējams izmantot pietiekami vieglus sakausējumus dizains.
Dzinējam atmosfērā ir augsts īpatnējais impulss, kas sasniedz 3500 sekundes. Salīdzinājumam - parastam raķešu dzinējam ir īpašs impulss, kas labākajā gadījumā ir aptuveni 450 sekundes, un pat "termisks" kodolraķešu dzinējs, kas tiek uzskatīts par daudzsološu, sola sasniegt tikai 900 sekundes.
Mazas dzinēja masas un augstas degvielas efektivitātes kombinācija daudzsološajai Skylon lidmašīnai dod iespēju sasniegt orbītu vienpakāpes režīmā, bet dzinējs darbojas kā gaisa strūklas dzinējs līdz ātrumam M = 5, 14 un augstumam no 28,5 km. Tajā pašā laikā kosmosa transportlīdzeklis spēj sasniegt orbītu ar ļoti lielu lietderīgo slodzi attiecībā pret paša lidaparāta pacelšanās svaru. To iepriekš nevarēja panākt ar parastajām lidmašīnām.
Motora priekšrocības
Atšķirībā no tradicionālajiem raķešu radiniekiem un līdzīgi citiem reaktīvo dzinēju veidiem, jaunais britu hibrīdais reaktīvais dzinējs degvielas sadedzināšanai var izmantot gaisu, kas samazina vajadzīgo propelenta svaru, vienlaikus palielinot lietderīgās kravas svaru. Ramjet dzinējam (ramjet dzinējs) un hiperskaņas ramjet dzinējam (scramjet dzinējs) ir jāpavada pietiekami daudz laika zemākajā atmosfērā, lai attīstītu ātrumu, kas ir pietiekams, lai iekļūtu orbītā, kas savukārt aktualizē intensīvas sildīšanas problēmu dzinējs ar hiperskaņas ātrumu, kā arī iespējamie zaudējumi termiskās aizsardzības sarežģītības un ievērojama svara dēļ.
Tajā pašā laikā tādam hibrīdajam reaktīvajam dzinējam kā Sabre ir tikai jāsasniedz zems hiperskaņas ātrums (ir vērts atgādināt, ka hiperskaņa ir viss pēc M = 5) Zemes atmosfēras apakšējos slāņos, pirms pāriet uz slēgtu ciklu un veicot strauju kāpumu no paātrinājuma raķešu režīmā.
Atšķirībā no tradicionālajiem ramjet vai scramjet dzinējiem, jaunais British Saber dzinējs spēj nodrošināt augstu vilces spēku no nulles ātruma līdz M = 5, 14 ieskaitot, visā augstuma diapazonā, ar ļoti labu efektivitāti visā augstuma diapazonā. Turklāt spēja radīt vilci pat pie nulles ātruma norāda uz iespēju pārbaudīt hibrīddzinēju uz zemes, kas ievērojami samazina izstrādes izmaksas.
Pieņemtās Sabre dzinēja īpašības:
Vilces spēks jūras līmenī - 1960 kN
Tukša vilce - 2940 kN
Vilces un svara attiecība-aptuveni 14 (atmosfērā)
Īpašs impulss vakuumā - 460 sekundes.
Īpašais impulss jūras līmenī - 3600 sekundes.
