Động cơ phản lực Sabre
Một chiếc máy bay được trang bị động cơ Sabre sẽ có thể bay đến rìa của tầng bình lưu chỉ trong 15 phút và bao quát quãng đường, chẳng hạn như từ Úc đến Hoa Kỳ chỉ trong 4 giờ. Tốc độ của một chiếc máy bay như vậy sẽ ngay lập tức vượt quá tốc độ âm thanh gấp 5 lần. Reaction Engines hiện đang có kế hoạch cung cấp năng lượng cho máy bay Skylon nổi tiếng của họ bằng một động cơ mới có khả năng đạt vận tốc 5635 km / h. Theo đại diện của công ty Anh, Skylon có mọi cơ hội để trở thành một "phi thuyền" thực sự và bay ở quỹ đạo thấp của Trái đất.
Các động cơ truyền thống ngày nay được sử dụng trong hàng không, yêu cầu mang theo các bình đặc biệt chứa đầy oxy lỏng nếu máy bay đạt tốc độ hơn 3000 km / h khi bay. Những chiếc máy bay như vậy không thể "hít thở" không khí thông thường, vì nó sẽ bị đốt nóng đến nhiệt độ rất cao. Đồng thời, động cơ Sabre cho phép sử dụng không khí thay vì oxy lỏng: nó được trang bị toàn bộ hệ thống ống chứa đầy khí heli. Khi không khí đi qua các ống này, heli làm mát nó và oxy ở nhiệt độ chính xác (-150 độ C thay vì 1000 độ ban đầu) được chuyển thẳng đến động cơ.
Được phát triển bởi Reaction Engines, động cơ Sabre có thể hoạt động ở 2 chế độ: động cơ phản lực và động cơ tên lửa. Theo đại diện công ty, việc sử dụng động cơ này trên máy bay Skylon sẽ cho phép nó vượt tốc độ âm thanh trong khí quyển Trái đất 5 lần và 25 lần trong không gian mở. Một yếu tố quan trọng của động cơ này, sẽ cho phép nó hoạt động hiệu quả trong bầu khí quyển, là bộ làm mát trước, trong đó không khí đi vào bên ngoài với nhiệt độ khoảng 1000 độ được làm mát đến nhiệt độ -150 độ chỉ trong một phần trăm của một giây.
Một khi Skylon vào không gian, nó có thể được đưa vào cái được gọi là "chế độ không gian". Trong trường hợp này, máy bay sẽ có thể ở trong quỹ đạo thấp của Trái đất trong 36 giờ. Ví dụ, thời gian này là quá đủ để phóng một vệ tinh. Tuy nhiên, nó sẽ là một công nghệ mang lại lợi nhuận rất cao. Theo Alan Bond, người sáng lập công ty, số lượng cần thiết để phóng vệ tinh và các sứ mệnh tương tự khác có thể giảm ngay lập tức 95% nếu việc sản xuất thương mại động cơ Sabre được thiết lập.
Ngoài ra, tàu vũ trụ mới được chế tạo trên động cơ phản lực có thể trở thành một triển vọng rất tốt trên thị trường du lịch vũ trụ. Trong trường hợp này, công ty Reaction Engines của Anh có thể trở thành đối thủ cạnh tranh rất mạnh của Virgin Galactic, do Richard Branson làm chủ. Giờ đây, tỷ phú cung cấp cho mọi người xem hành tinh của chúng ta qua cửa sổ với giá chỉ 121 nghìn bảng Anh (gần 6 triệu rúp). Đại diện của Reaction Engines nói rằng một chuyến bay trên tàu vũ trụ Skylon của họ sẽ chi phí cho khách du lịch vũ trụ ít hơn đáng kể, tuy nhiên, họ vẫn chưa nói chính xác là bao nhiêu. Thông tin chi tiết về các kế hoạch của chính phủ Vương quốc Anh liên quan đến việc tài trợ cho dự án đầy tham vọng này sẽ được biết đến khi Hội nghị Không gian đặc biệt (UK Space Conference) diễn ra tại Glasgow.
Câu chuyện xuất hiện
Ý tưởng thiết kế động cơ làm mát trước lần đầu tiên đến với Robert Carmichael vào năm 1955. Ý tưởng này được tiếp nối bởi ý tưởng Động cơ không khí hóa lỏng (LACE), ban đầu được phát triển bởi Marquardt và General Dynamics vào những năm 60 trong khuôn khổ dự án Máy bay vũ trụ của Không quân Hoa Kỳ.
Tuy nhiên, dự án về động cơ Sabre mới chỉ bắt đầu vào năm 1989, và năm nay công ty Reaction Engines Limited được thành lập. Các chuyên gia của công ty tiếp tục làm việc trong dự án, phát triển các ý tưởng đã trình bày trước đó. Kết quả là, việc tạo ra động cơ hybrid Sabre mất 22 năm thời gian của một nhóm nghiên cứu và phát triển gồm 30 người. Thành quả của những nỗ lực của họ là việc chế tạo một động cơ mô phỏng, được lắp đặt trên máy bay Skylon, được trưng bày tại Triển lãm Hàng không Farnborough.
Các thử nghiệm mới nhất do Reaction Engines thực hiện là công nghệ làm mát trước bằng không khí. Hiện tại, các chuyên gia của công ty này, có trong tay công nghệ khả thi, đang phát triển một hệ thống làm mát nguyên mẫu. Mẫu này phải có trọng lượng tương đối thấp, cũng như thể hiện tính ổn định khí động học, độ bền cơ học cao và khả năng chống rung lắc mạnh. Theo kế hoạch của công ty, việc thử nghiệm một bộ làm mát nguyên mẫu sẽ bắt đầu vào tháng 2012 năm XNUMX.
Đến tháng 2012 năm 150, Động cơ phản ứng đã hoàn thành thử nghiệm thiết bị theo dự án Công nghệ trao đổi nhiệt quan trọng cho động cơ tên lửa hỗn hợp oxy không khí / lỏng. Đây là một giai đoạn rất quan trọng trong quá trình tạo ra một động cơ hybrid, điều này đã chứng minh cho tất cả các nhà đầu tư tiềm năng của dự án thấy được khả năng tồn tại của các công nghệ được trình bày. Động cơ Sabre dựa trên một bộ trao đổi nhiệt có khả năng làm mát không khí đi vào xuống -238 ° C (-XNUMX ° F). Trong quá trình hoạt động, không khí được làm mát được trộn với hydro lỏng, sau đó, bằng cách đốt cháy, nó cung cấp lực đẩy cần thiết cho quá trình bay trong khí quyển, trước khi chuyển sang oxy lỏng từ các bồn chứa, khi bay bên ngoài bầu khí quyển của trái đất. Các thử nghiệm được tiến hành thành công của công nghệ khá quan trọng này đã xác nhận trên thực tế rằng bộ trao đổi nhiệt có thể đáp ứng nhu cầu của động cơ hybrid trong việc thu được lượng oxy cần thiết từ khí quyển để hoạt động với hiệu suất cao trong điều kiện bay ở độ cao thấp.
Tại Triển lãm Hàng không Farnborough năm 2012, David Willetts, Bộ trưởng Bộ các trường Đại học và Khoa học Anh, đã ca ngợi sự phát triển này. Đặc biệt, bộ trưởng cho rằng động cơ hybrid này thực sự có thể ảnh hưởng đến các điều kiện của trò chơi đã hình thành ngày nay trong ngành công nghiệp vũ trụ. Việc thử nghiệm thành công hệ thống làm mát trước động cơ là sự khẳng định đánh giá cao ý tưởng đề xuất được Cơ quan Vũ trụ Vương quốc Anh đưa ra vào năm 2010. Bộ trưởng cũng lưu ý một thực tế rằng nếu một ngày nào đó họ áp dụng công nghệ này để tổ chức các chuyến bay thương mại của riêng mình, thì đây chắc chắn sẽ trở thành một sự kiện tuyệt vời về quy mô.
David Willetts cũng lưu ý một thực tế rằng có rất ít khả năng Cơ quan Vũ trụ Châu Âu đồng ý tài trợ cho dự án Skylon. Vì lý do này, Vương quốc Anh phải chuẩn bị cho thực tế rằng họ sẽ phải chế tạo phần lớn tàu vũ trụ bằng kinh phí của mình.
Năng suất
Tỷ lệ lực đẩy trên trọng lượng được tính toán của động cơ hybrid Sabre được giả định là hơn 14 đơn vị. Điều đáng chú ý là tỷ lệ lực đẩy trên trọng lượng của động cơ phản lực thông thường nằm trong khoảng 5 đơn vị, và chỉ 2 đơn vị đối với động cơ phản lực siêu âm. Mức hiệu suất cao này đạt được nhờ việc sử dụng không khí siêu làm mát, loại không khí này trở nên rất đặc và cần ít lực nén hơn, và quan trọng hơn, nhiệt độ vận hành thấp đã giúp chúng ta có thể sử dụng các hợp kim đủ nhẹ cho hầu hết các thiết kế động cơ hybrid.
Động cơ có xung cụ thể cao trong khí quyển, đạt 3500 giây. Để so sánh, một động cơ tên lửa thông thường có xung cụ thể, tốt nhất là khoảng 450 giây, và thậm chí động cơ tên lửa hạt nhân “nhiệt”, được coi là đầy hứa hẹn, hứa hẹn chỉ đạt giá trị 900 giây.
Sự kết hợp giữa khối lượng động cơ thấp và hiệu suất nhiên liệu cao mang lại cho máy bay Skylon đầy hứa hẹn khả năng đạt quỹ đạo ở chế độ một giai đoạn, trong khi động cơ hoạt động như một động cơ phản lực khí với tốc độ M = 5,14 và độ cao bay là 28,5 km. Đồng thời, một phương tiện hàng không vũ trụ có thể đạt đến quỹ đạo với trọng tải rất lớn so với trọng lượng cất cánh của chính máy bay. Điều mà trước đây không máy bay phi hạt nhân nào có thể đạt được.
Ưu điểm của động cơ
Không giống như các đối tác tên lửa truyền thống và giống như các loại động cơ phản lực khác, động cơ phản lực hybrid mới của Anh có thể sử dụng không khí để đốt cháy nhiên liệu, giúp giảm trọng lượng thuốc phóng yêu cầu đồng thời tăng trọng lượng tải trọng. Động cơ phản lực (ramjet) và động cơ phản lực siêu âm (scramjet) phải dành một khoảng thời gian đủ lớn trong tầng khí quyển thấp để phát triển một tốc độ đủ để đạt đến quỹ đạo, do đó dẫn đến vấn đề động cơ phát nhiệt mạnh. ở tốc độ siêu âm, cũng như tổn thất có thể xảy ra do sự phức tạp của bảo vệ nhiệt và trọng lượng đáng kể.
Đồng thời, một động cơ phản lực hybrid như Sabre chỉ cần đạt được tốc độ siêu âm thấp (cần nhắc lại rằng siêu âm là tất cả mọi thứ sau M = 5) trong bầu khí quyển thấp hơn của Trái đất trước khi đi vào chu kỳ hoạt động khép kín và tạo ra một con dốc. leo từ tăng tốc trong chế độ tên lửa.
Không giống như động cơ ramjet hoặc scramjet truyền thống, động cơ English Sabre mới có thể cung cấp lực đẩy cao từ tốc độ 5,14 đến M = XNUMX, trên toàn bộ dải độ cao, với hiệu quả rất tốt trên toàn bộ dải độ cao. Ngoài ra, khả năng tạo ra lực đẩy ngay cả khi ở tốc độ XNUMX cho thấy khả năng thử nghiệm động cơ hybrid trên mặt đất, giúp giảm đáng kể chi phí phát triển.
Các đặc điểm ước tính của động cơ Sabre:
Lực đẩy ở mực nước biển - 1960 kN
Lực đẩy trong khoảng không - 2940 kN
Tỷ lệ lực đẩy trên trọng lượng - khoảng 14 (trong khí quyển)
Xung lực riêng trong chân không là 460 giây.
Xung lực riêng ở mực nước biển là 3600 giây.
Nguồn thông tin:
-http: //www.vesti.ru/doc.html? id = 1107352
-http: //thexhs.livejournal.com/6034.html
-http: //www.dailytechinfo.org/space/3808-novye-dvigateli-sabre-budut-podnimat-na-orbitu-kosmicheskiy-samolet-skylon.html
tin tức