El govern del Regne Unit ha anunciat que està disposat a invertir 60 milions de lliures (gairebé 3.000 milions de rubles) en el projecte de la companyia privada Reaction Engines. Els enginyers de la companyia esperen construir un model de treball d'un nou motor a reacció comercial. El motor es dirà Sabre, una abreviatura de Synergetic Air-Breathing Engine Rocket Engine. Actualment, les proves de laboratori de prototips del nou motor ja s'han completat amb èxit, cosa que s'ha convertit en un incentiu addicional per a l'estat a invertir en aquest projecte.
Un avió basat en motors Sabre podrà arribar a l’estratosfera en només 15 minuts i cobrir la distància, per exemple, des d’Austràlia fins als Estats Units en només 4 hores. La velocitat d'aquest avió superaria la velocitat del so en un factor de 5 alhora. Actualment, Reaction Engines té previst equipar els seus famosos avions Skylon amb un motor nou, que podria accelerar fins a 5635 km / h. Segons representants de la companyia britànica, Skylon té totes les possibilitats de convertir-se en una autèntica "nau espacial" i volar en òrbita terrestre baixa.
Els motors tradicionals, que s’utilitzen avui en aviació, requereixen el transport de tancs especials plens d’oxigen líquid si l’avió aconsegueix una velocitat de vol superior a 3000 km / h. Aquests avions no poden "respirar" aire normal, ja que s'escalfaria fins a temperatures molt altes. Al mateix temps, el motor Sabre permet utilitzar aire en lloc d’oxigen líquid: està equipat amb tot un sistema de tubs que s’omplen d’heli. Quan l’aire travessa aquests tubs, l’heli el refreda i l’oxigen de la temperatura requerida (-150 graus centígrads en lloc dels 1000 graus originals) s’administra directament al motor.
Desenvolupat per Reaction Engines, el motor Sabre és capaç de funcionar en 2 modes: com a motor a reacció i com a motor coet. Segons representants de l’empresa, l’ús d’aquest motor a l’avió Skylon permetrà que sigui 5 vegades la velocitat del so a l’atmosfera terrestre i 25 vegades a l’espai exterior. L’element clau d’aquest motor, que li permetrà treballar eficaçment a l’atmosfera, és el refredador previ, en el qual l’aire exterior entrant amb una temperatura d’uns 1000 graus es refreda a una temperatura de -150 graus en només una centèsima part de segon.
Una vegada que el Skylon entra a l'espai, es pot posar en el que s'anomena "mode espacial". En aquest cas, l'avió podrà romandre en òrbita terrestre baixa durant 36 hores. Aquest temps és més que suficient, per exemple, per llançar un satèl·lit. A més, serà una tecnologia molt rendible. Segons Alan Bond, que és el fundador de la companyia, la quantitat necessària per al llançament de satèl·lits i altres missions similars es podria reduir immediatament un 95% si s'estableix la producció comercial de motors Sabre.
A més, les noves naus espacials construïdes amb motors de reacció aèria poden esdevenir una molt bona perspectiva al mercat del turisme espacial. En aquest cas, l'empresa britànica Reaction Engines podria convertir-se en un competidor molt fort de Virgin Galactic, que pertany a Richard Branson. Ara el multimilionari convida tothom a veure el nostre planeta per la finestra per només 121 mil lliures (gairebé 6 milions de rubles). Els representants de la companyia Reaction Engines diuen que el vol de la seva sonda Skylon costarà molt menys als turistes espacials, tot i que encara no diuen quant. Més detalls sobre els plans del govern del Regne Unit pel que fa al finançament d’aquest ambiciós projecte es coneixeran quan es realitzi una conferència especial a l’espai del Regne Unit a Glasgow.
Història de l’aparició
La idea de dissenyar un motor pre-refredat va venir per primera vegada a Robert Carmichael el 1955. Aquesta idea va anar seguida de la idea d’un motor d’aire liquat (LACE), que va ser desenvolupat originalment per Marquardt i General Dynamics als anys 60 del segle passat, com a part del treball de la Força Aèria dels Estats Units sobre el projecte Aerospaceplane.
Tanmateix, el treball sobre el projecte d’un nou motor Sabre només va començar el 1989 i aquest any es va formar Reaction Engines Limited. Els especialistes de la companyia van continuar treballant en el projecte, desenvolupant les idees presentades anteriorment. Com a resultat, la creació del motor híbrid Sabre va trigar 22 anys a càrrec d’un equip de recerca format per 30 persones. El fruit dels seus esforços va ser la construcció d'un simulador de motor, que es va instal·lar a l'avió Skylon, que es va mostrar al Farnborough Air Show.
Les últimes proves realitzades per Reaction Engines s’han centrat en tecnologies de pre-refredament d’aire. Actualment, els especialistes d’aquesta empresa, amb una tecnologia viable a les mans, estan desenvolupant un prototip del sistema de refrigeració. Aquest exemplar hauria de tenir un pes relativament lleuger i, a més, presentaria estabilitat aerodinàmica, alta resistència mecànica i resistència a vibracions fortes. Segons els plans de la companyia, les proves d’un prototipus de refrigerador començarien a l’agost del 2012.
Al novembre de 2012, Reaction Engines havia completat les proves d'equips en el marc del projecte "Tecnologia de l'intercanviador de calor crític per a motors coets híbrids alimentats per aire / líquid". Aquesta va ser una etapa molt important en el procés de creació d'un motor híbrid, que va demostrar a tots els inversors potencials del projecte la viabilitat de les tecnologies presentades. El motor Sabre es basa en un intercanviador de calor que és capaç de refredar l’aire entrant fins a -150 ° C (-238 ° F). En el procés de funcionament, l’aire refredat es barreja amb l’hidrogen líquid, després del qual, en cremar, proporciona l’empenta necessària per al vol atmosfèric, abans de canviar a l’oxigen líquid dels tancs, quan es vola fora de l’atmosfera terrestre. Les proves reeixides d’aquesta tecnologia força crítica han confirmat a la pràctica que l’intercanviador de calor és capaç de satisfer les necessitats d’un motor híbrid per obtenir la quantitat requerida d’oxigen de l’atmosfera per funcionar amb alta eficiència en condicions de vol a baixa altitud.
Al Saló Aeri de Farnborough del 2012, David Willets, secretari d’Estat d’Universitats i Ciència del Regne Unit, va elogiar el desenvolupament. En particular, el ministre va dir que aquest motor híbrid pot tenir l'impacte més real en les condicions del joc que s'han format avui en la indústria espacial. Les proves reeixides del sistema de pre-refredament del motor van confirmar l’alta valoració del concepte proposat, fet per l’Agència Espacial del Regne Unit el 2010. El ministre també va assenyalar el fet que si algun dia aconsegueixen aplicar aquesta tecnologia per organitzar els seus propis vols comercials, sens dubte es convertirà en un esdeveniment fantàstic a escala.
David Willets també va assenyalar el fet que hi ha poques probabilitats que l'Agència Espacial Europea accepti finançar el projecte Skylon. Per aquest motiu, Gran Bretanya ha d’estar preparada perquè haurà de fer front a la construcció de la nau espacial, en la seva major part amb fons propis.
Rendiment
Es preveu que la relació empenta-pes del disseny del motor híbrid Sabre sigui superior a 14 unitats. Val a dir que la relació empenta-pes dels motors a reacció ordinaris està dins de 5 unitats i només 2 unitats per als motors ramjet supersònics. Aquest alt nivell de rendiment s’ha aconseguit mitjançant l’ús d’aire refredat, que es torna molt dens i requereix menys compressió i, encara més important, a causa de les baixes temperatures de funcionament, és possible utilitzar aliatges prou lleugers per a la majoria del motor híbrid. disseny.
El motor té un alt impuls específic a l'atmosfera, que arriba als 3500 segons. En comparació, un motor de coet normal té un impuls específic, que és com a màxim uns 450 segons, i fins i tot un motor de coet nuclear "tèrmic", que es considera prometedor, promet assolir una magnitud de només 900 segons.
La combinació de poca massa del motor i alta eficiència de combustible proporciona als prometedors avions Skylon la possibilitat d’arribar a l’òrbita en un mode d’una sola etapa, mentre que el motor funciona com a motor de reacció aèria fins a una velocitat de M = 5, 14 i una altitud. de 28,5 km. Al mateix temps, el vehicle aeroespacial és capaç d’arribar a una òrbita amb una càrrega útil molt gran en relació amb el pes de l’enlairament de l’enlairament. Això abans no ho podia aconseguir cap avió convencional.
Avantatges del motor
A diferència dels seus cosins coets tradicionals, i com altres tipus de motors a reacció, el nou motor a reacció híbrid britànic pot utilitzar aire per cremar combustible, cosa que redueix el pes requerit del propulsor, alhora que augmenta el pes de la càrrega útil. Un motor ramjet (motor ramjet) i un motor ramerson hipersònic (motor scramjet) han de passar una quantitat suficient de temps a la baixa atmosfera per tal de desenvolupar una velocitat suficient per entrar en òrbita, cosa que al seu torn posa de manifest el problema d’un escalfament intens motor a velocitat hipersònica, així com possibles pèrdues a causa de la complexitat de la protecció tèrmica i el pes significatiu.
Al mateix temps, un motor de reacció híbrid com el Sabre només necessita aconseguir una velocitat hipersònica baixa (val la pena recordar que la hipersònica és tot després de M = 5) a les capes inferiors de l’atmosfera terrestre, abans de canviar a un cicle tancat i fent una forta pujada des de l’acceleració en mode coet.
A diferència dels motors ramjet o scramjet tradicionals, el nou motor Sabre britànic és capaç d’oferir una empenta elevada des de la velocitat zero fins a M = 5, 14 inclosos, en tot el rang d’altitud, amb una eficiència molt bona en tot el rang d’altitud. A més, la possibilitat de crear empenta fins i tot a velocitat zero indica la possibilitat de provar el motor híbrid a terra, cosa que redueix significativament el cost de desenvolupament.
Característiques assumides del motor Sabre:
Impuls al nivell del mar - 1960 kN
Empenta buida: 2940 kN
Relació empenta-pes: aproximadament 14 (a l'atmosfera)
Impuls específic al buit: 460 segons.
Impuls específic a nivell del mar: 3600 segons.
