Motor a reacción de sable
El gobierno del Reino Unido ha declarado que está listo para invertir 60 millones de libras esterlinas (casi 3 mil millones de rublos) en el proyecto de la compañía privada Reaction Engines. Los ingenieros de esta compañía esperan construir un modelo de trabajo de un motor comercial de chorro de aire completamente nuevo. Este motor se llamará Sabre, una abreviatura de la frase Synergetic Air-Breathing Rocket Engine (motor de cohete sinérgico para respirar aire). Actualmente, las pruebas de laboratorio de los prototipos del nuevo motor ya se han completado con éxito, lo que se convirtió en un incentivo adicional para que el estado invierta en este proyecto.
Los aviones basados en Sabre pueden volar a la frontera estratosférica en solo minutos 15, y viajar, por ejemplo, desde Australia a los Estados Unidos en solo 4 horas. La velocidad de tal aeronave habría excedido la velocidad del sonido inmediatamente 5. Actualmente, los planes de Reaction Engines incluyen el equipamiento de sus famosos aviones Skylon, que potencialmente podrían acelerar a 5635 km / h. Según representantes de la compañía británica, Skylon tiene todas las posibilidades de convertirse en una verdadera "nave espacial" y volar en órbita terrestre baja.
Motores tradicionales que se usan hoy en aviaciónrequieren el transporte de tanques especiales llenos de oxígeno líquido, si la aeronave desarrolla en vuelo una velocidad de más de 3000 km / h. Dicha aeronave no puede "respirar" aire ordinario, ya que se calentaría a temperaturas muy altas. Al mismo tiempo, el motor Sabre le permite usar aire en lugar de oxígeno líquido: está equipado con un sistema completo de tubos llenos de helio. Cuando el aire pasa a través de estos tubos, el helio lo enfría, y el oxígeno de la temperatura requerida (-150 grados Celsius en lugar de los 1000 grados iniciales) se entrega directamente al motor.
Desarrollado por Reaction Engines, el motor Sabre puede funcionar en los modos de 2: como un motor a reacción y como un motor de cohete. Según la compañía, el uso de este motor en un avión Skylon le permitirá superar la velocidad del sonido en la atmósfera de la Tierra 5 veces y 25 veces en espacio abierto. Un elemento clave de este motor, que le permitirá funcionar de manera eficiente dentro de la atmósfera, es un pre-enfriador, en el cual el aire exterior entrante con una temperatura del orden de 1000 grados se enfría a una temperatura de -150 grados en solo una centésima de segundo.
Tan pronto como Skylon llega al espacio, se puede transferir al llamado "modo espacial". En este caso, la aeronave podrá estar en órbita terrestre baja durante 36 horas. Esta vez es más que suficiente, por ejemplo, para lanzar un satélite. Al mismo tiempo será una tecnología muy rentable. Según Alan Bond, quien es el fundador de la compañía, la cantidad requerida para lanzar satélites y otras misiones similares puede disminuir inmediatamente en un 95% si se establece la producción comercial de motores Sabre.
Además, las nuevas naves espaciales construidas con motores a reacción pueden ser una muy buena perspectiva en el mercado del turismo espacial. En este caso, la compañía inglesa Reaction Engines puede convertirse en un competidor muy fuerte para Virgin Galactic, que es propiedad de Richard Branson. Ahora el multimillonario les ofrece a todos que vean nuestro planeta en la portilla por solo 121 mil libras (casi 6 millones de rublos). Los representantes de la compañía Reaction Engines declaran que el vuelo en su nave espacial Skylon costará a los turistas espaciales mucho más barato, aunque no dicen cuánto exactamente. Se conocerán más detalles sobre los planes del gobierno del Reino Unido con respecto a la financiación de este ambicioso proyecto cuando se celebre una Conferencia Espacial especial en Glasgow.
historia emergencia
La idea de diseñar un motor preenfriado apareció por primera vez en Robert Carmichael en el lejano año 1955. Esta idea fue seguida por la idea de crear un motor con licuefacción de aire (LACE, por sus siglas en inglés), originalmente desarrollado por Marquardt y General Dynamics en los 60 del siglo pasado, como parte del trabajo de la Fuerza Aérea de los EE. UU. En el proyecto Aerospaceplane.
Sin embargo, el trabajo en el proyecto del motor Sabre se inició solo en el año 1989, este año se formó la compañía Reaction Engines Limited. Los especialistas de la compañía continuaron trabajando en el proyecto, desarrollando las ideas presentadas anteriormente. Como resultado, la creación del motor híbrido de Sabre llevó a 22 al año proveniente de un equipo de investigación de personas de 30. El fruto de sus esfuerzos fue la construcción del diseño del motor, que se instaló en el avión Skylon, que se demostró en el Farnborough Airshow.
El tema de las últimas pruebas, realizadas por la compañía Reaction Engines, fue la tecnología de pre-enfriamiento de aire. Actualmente, los especialistas de esta empresa, que tienen en sus manos una tecnología viable, están comprometidos en el desarrollo de un prototipo del sistema de refrigeración. Esta muestra debe tener un peso relativamente bajo y también debe demostrar estabilidad aerodinámica, alta resistencia mecánica y resistencia a vibraciones fuertes. De acuerdo con los planes de la compañía, las pruebas del prototipo del enfriador comenzarán en agosto del año 2012.
Para noviembre de 2012, Reaction Engines completó las pruebas del equipo como parte del proyecto de tecnología de intercambiador de calor que es crítico para un motor de cohete híbrido impulsado por aire y oxígeno líquido. Fue una etapa muy importante en el proceso de creación de un motor híbrido, que demostró a todos los posibles inversores del proyecto la viabilidad de las tecnologías presentadas. El motor Sabre se basa en un intercambiador de calor que puede enfriar el aire entrante a una temperatura de -150 ° C (-238 ° F). En el proceso, el aire enfriado se mezcla con hidrógeno líquido y luego, al arder, proporciona la tracción necesaria para el vuelo atmosférico, antes de cambiar al oxígeno líquido de los tanques, al volar fuera de la atmósfera terrestre. Las pruebas realizadas con éxito de esta tecnología bastante crítica confirmaron en la práctica que el intercambiador de calor es capaz de satisfacer las necesidades del motor híbrido para obtener la cantidad requerida de oxígeno de la atmósfera para funcionar con alta eficiencia en condiciones de vuelo de baja altitud.
En el Salón Aeronáutico de Farnborough en 2012, David Willets, Ministro de Asuntos Universitarios y Ciencia del Reino Unido, elogió este hecho. En particular, el Ministro dijo que este motor híbrido podría tener un efecto real en las condiciones del juego, que se han formado en la industria espacial actual. La prueba exitosa del sistema de pre-enfriamiento del motor fue una confirmación de la gran apreciación del concepto propuesto, que la Agencia Espacial Británica realizó en 2010. El ministro también señaló el hecho de que si un día logran aplicar esta tecnología para organizar sus propios vuelos comerciales, esto sin duda se convertirá en un evento fantástico.
David Willets también señaló el hecho de que existe una pequeña posibilidad de que la Agencia Espacial Europea acepte financiar el proyecto Skylon. Por esta razón, el Reino Unido debe estar preparado para el hecho de que tendrá que lidiar con la construcción de la nave espacial, principalmente por su propio dinero.
Rendimiento
Se supone que la relación de empuje a peso estimada del motor híbrido Sabre es más que las unidades 14. Vale la pena señalar que la relación de empuje a peso de los motores a reacción ordinarios se encuentra dentro de las unidades 5, y solo las unidades 2 para motores supersónicos de flujo directo. Este alto nivel de productividad se logró mediante el uso de aire sobre enfriado, que se vuelve muy denso y requiere menos compresión, y, aún más significativamente, debido a las bajas temperaturas de operación, fue posible usar aleaciones suficientemente ligeras para la mayoría del diseño del motor híbrido.
El motor tiene un alto impulso específico en la atmósfera, que llega a 3500 segundos. A modo de comparación, un motor de cohete ordinario tiene un impulso específico, que en el mejor de los casos es del orden de 450 segundos, e incluso el motor de cohete nuclear "térmico" que se considera prometedor promete alcanzar el valor solo en segundos de 900.
La combinación de baja masa del motor y alta eficiencia de combustible le da al posible avión Skylon la oportunidad de alcanzar la órbita en modo de una sola etapa, mientras que el motor funciona como un motor de aire para la velocidad M = 5,14 y la altitud de vuelo 28,5 km. Al mismo tiempo, el vehículo aeroespacial puede alcanzar la órbita con una carga útil muy grande en relación con el peso de despegue del propio avión. Lo que anteriormente no podía lograrse con ningún avión no nuclear.
Beneficios del motor
A diferencia de sus hermanos cohete tradicionales, y al igual que otros tipos de motores a reacción, el nuevo motor a reacción híbrido inglés puede usar aire para quemar combustible, lo que reduce el peso requerido de combustible para cohetes, al tiempo que aumenta el peso de la carga útil. El motor de chorro de aire (chorro) y el motor de chorro de aire hipersónico (scramjet) deben pasar una cantidad de tiempo suficientemente grande en las capas inferiores de la atmósfera para desarrollar una velocidad suficiente para entrar en órbita, lo que a su vez pone de relieve el problema del calentamiento intenso. Motor a velocidad hipersónica, así como posibles pérdidas debido a la complejidad de la protección térmica y al peso significativo.
Al mismo tiempo, un motor híbrido tipo sable tipo Sabre solo necesita alcanzar una velocidad hipersónica baja (vale la pena recordar que el hipersonido es todo eso después de M = 5) en las capas más bajas de la atmósfera de la Tierra, antes de cambiar a un ciclo cerrado de trabajo y hacer un fuerte ascenso desde Ajuste la velocidad en modo cohete.
A diferencia de los motores ramjet o scramjet tradicionales, el nuevo English Sabre Engine puede proporcionar un alto empuje desde velocidad cero a velocidad en M = 5,14 inclusive, en todo el rango de altitud, con una muy buena eficiencia en todo el rango de altitud. Además, la capacidad de crear empuje incluso a velocidad cero indica la posibilidad de probar un motor híbrido en tierra, lo que reduce significativamente el costo de desarrollo.
Especificaciones estimadas del motor de sable:
Empuje a nivel del mar - 1960 kN
Tracción en el vacío - 2940 kN
Empuje - orden 14 (en la atmósfera)
Impulso específico en vacío - 460 segundos.
Impulso específico a nivel del mar - 3600 segundos.
Fuentes de información:
-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
Los aviones basados en Sabre pueden volar a la frontera estratosférica en solo minutos 15, y viajar, por ejemplo, desde Australia a los Estados Unidos en solo 4 horas. La velocidad de tal aeronave habría excedido la velocidad del sonido inmediatamente 5. Actualmente, los planes de Reaction Engines incluyen el equipamiento de sus famosos aviones Skylon, que potencialmente podrían acelerar a 5635 km / h. Según representantes de la compañía británica, Skylon tiene todas las posibilidades de convertirse en una verdadera "nave espacial" y volar en órbita terrestre baja.
Motores tradicionales que se usan hoy en aviaciónrequieren el transporte de tanques especiales llenos de oxígeno líquido, si la aeronave desarrolla en vuelo una velocidad de más de 3000 km / h. Dicha aeronave no puede "respirar" aire ordinario, ya que se calentaría a temperaturas muy altas. Al mismo tiempo, el motor Sabre le permite usar aire en lugar de oxígeno líquido: está equipado con un sistema completo de tubos llenos de helio. Cuando el aire pasa a través de estos tubos, el helio lo enfría, y el oxígeno de la temperatura requerida (-150 grados Celsius en lugar de los 1000 grados iniciales) se entrega directamente al motor.
Desarrollado por Reaction Engines, el motor Sabre puede funcionar en los modos de 2: como un motor a reacción y como un motor de cohete. Según la compañía, el uso de este motor en un avión Skylon le permitirá superar la velocidad del sonido en la atmósfera de la Tierra 5 veces y 25 veces en espacio abierto. Un elemento clave de este motor, que le permitirá funcionar de manera eficiente dentro de la atmósfera, es un pre-enfriador, en el cual el aire exterior entrante con una temperatura del orden de 1000 grados se enfría a una temperatura de -150 grados en solo una centésima de segundo.
Tan pronto como Skylon llega al espacio, se puede transferir al llamado "modo espacial". En este caso, la aeronave podrá estar en órbita terrestre baja durante 36 horas. Esta vez es más que suficiente, por ejemplo, para lanzar un satélite. Al mismo tiempo será una tecnología muy rentable. Según Alan Bond, quien es el fundador de la compañía, la cantidad requerida para lanzar satélites y otras misiones similares puede disminuir inmediatamente en un 95% si se establece la producción comercial de motores Sabre.
Además, las nuevas naves espaciales construidas con motores a reacción pueden ser una muy buena perspectiva en el mercado del turismo espacial. En este caso, la compañía inglesa Reaction Engines puede convertirse en un competidor muy fuerte para Virgin Galactic, que es propiedad de Richard Branson. Ahora el multimillonario les ofrece a todos que vean nuestro planeta en la portilla por solo 121 mil libras (casi 6 millones de rublos). Los representantes de la compañía Reaction Engines declaran que el vuelo en su nave espacial Skylon costará a los turistas espaciales mucho más barato, aunque no dicen cuánto exactamente. Se conocerán más detalles sobre los planes del gobierno del Reino Unido con respecto a la financiación de este ambicioso proyecto cuando se celebre una Conferencia Espacial especial en Glasgow.
historia emergencia
La idea de diseñar un motor preenfriado apareció por primera vez en Robert Carmichael en el lejano año 1955. Esta idea fue seguida por la idea de crear un motor con licuefacción de aire (LACE, por sus siglas en inglés), originalmente desarrollado por Marquardt y General Dynamics en los 60 del siglo pasado, como parte del trabajo de la Fuerza Aérea de los EE. UU. En el proyecto Aerospaceplane.
Sin embargo, el trabajo en el proyecto del motor Sabre se inició solo en el año 1989, este año se formó la compañía Reaction Engines Limited. Los especialistas de la compañía continuaron trabajando en el proyecto, desarrollando las ideas presentadas anteriormente. Como resultado, la creación del motor híbrido de Sabre llevó a 22 al año proveniente de un equipo de investigación de personas de 30. El fruto de sus esfuerzos fue la construcción del diseño del motor, que se instaló en el avión Skylon, que se demostró en el Farnborough Airshow.
El tema de las últimas pruebas, realizadas por la compañía Reaction Engines, fue la tecnología de pre-enfriamiento de aire. Actualmente, los especialistas de esta empresa, que tienen en sus manos una tecnología viable, están comprometidos en el desarrollo de un prototipo del sistema de refrigeración. Esta muestra debe tener un peso relativamente bajo y también debe demostrar estabilidad aerodinámica, alta resistencia mecánica y resistencia a vibraciones fuertes. De acuerdo con los planes de la compañía, las pruebas del prototipo del enfriador comenzarán en agosto del año 2012.
Para noviembre de 2012, Reaction Engines completó las pruebas del equipo como parte del proyecto de tecnología de intercambiador de calor que es crítico para un motor de cohete híbrido impulsado por aire y oxígeno líquido. Fue una etapa muy importante en el proceso de creación de un motor híbrido, que demostró a todos los posibles inversores del proyecto la viabilidad de las tecnologías presentadas. El motor Sabre se basa en un intercambiador de calor que puede enfriar el aire entrante a una temperatura de -150 ° C (-238 ° F). En el proceso, el aire enfriado se mezcla con hidrógeno líquido y luego, al arder, proporciona la tracción necesaria para el vuelo atmosférico, antes de cambiar al oxígeno líquido de los tanques, al volar fuera de la atmósfera terrestre. Las pruebas realizadas con éxito de esta tecnología bastante crítica confirmaron en la práctica que el intercambiador de calor es capaz de satisfacer las necesidades del motor híbrido para obtener la cantidad requerida de oxígeno de la atmósfera para funcionar con alta eficiencia en condiciones de vuelo de baja altitud.
En el Salón Aeronáutico de Farnborough en 2012, David Willets, Ministro de Asuntos Universitarios y Ciencia del Reino Unido, elogió este hecho. En particular, el Ministro dijo que este motor híbrido podría tener un efecto real en las condiciones del juego, que se han formado en la industria espacial actual. La prueba exitosa del sistema de pre-enfriamiento del motor fue una confirmación de la gran apreciación del concepto propuesto, que la Agencia Espacial Británica realizó en 2010. El ministro también señaló el hecho de que si un día logran aplicar esta tecnología para organizar sus propios vuelos comerciales, esto sin duda se convertirá en un evento fantástico.
David Willets también señaló el hecho de que existe una pequeña posibilidad de que la Agencia Espacial Europea acepte financiar el proyecto Skylon. Por esta razón, el Reino Unido debe estar preparado para el hecho de que tendrá que lidiar con la construcción de la nave espacial, principalmente por su propio dinero.
Rendimiento
Se supone que la relación de empuje a peso estimada del motor híbrido Sabre es más que las unidades 14. Vale la pena señalar que la relación de empuje a peso de los motores a reacción ordinarios se encuentra dentro de las unidades 5, y solo las unidades 2 para motores supersónicos de flujo directo. Este alto nivel de productividad se logró mediante el uso de aire sobre enfriado, que se vuelve muy denso y requiere menos compresión, y, aún más significativamente, debido a las bajas temperaturas de operación, fue posible usar aleaciones suficientemente ligeras para la mayoría del diseño del motor híbrido.
El motor tiene un alto impulso específico en la atmósfera, que llega a 3500 segundos. A modo de comparación, un motor de cohete ordinario tiene un impulso específico, que en el mejor de los casos es del orden de 450 segundos, e incluso el motor de cohete nuclear "térmico" que se considera prometedor promete alcanzar el valor solo en segundos de 900.
La combinación de baja masa del motor y alta eficiencia de combustible le da al posible avión Skylon la oportunidad de alcanzar la órbita en modo de una sola etapa, mientras que el motor funciona como un motor de aire para la velocidad M = 5,14 y la altitud de vuelo 28,5 km. Al mismo tiempo, el vehículo aeroespacial puede alcanzar la órbita con una carga útil muy grande en relación con el peso de despegue del propio avión. Lo que anteriormente no podía lograrse con ningún avión no nuclear.
Beneficios del motor
A diferencia de sus hermanos cohete tradicionales, y al igual que otros tipos de motores a reacción, el nuevo motor a reacción híbrido inglés puede usar aire para quemar combustible, lo que reduce el peso requerido de combustible para cohetes, al tiempo que aumenta el peso de la carga útil. El motor de chorro de aire (chorro) y el motor de chorro de aire hipersónico (scramjet) deben pasar una cantidad de tiempo suficientemente grande en las capas inferiores de la atmósfera para desarrollar una velocidad suficiente para entrar en órbita, lo que a su vez pone de relieve el problema del calentamiento intenso. Motor a velocidad hipersónica, así como posibles pérdidas debido a la complejidad de la protección térmica y al peso significativo.
Al mismo tiempo, un motor híbrido tipo sable tipo Sabre solo necesita alcanzar una velocidad hipersónica baja (vale la pena recordar que el hipersonido es todo eso después de M = 5) en las capas más bajas de la atmósfera de la Tierra, antes de cambiar a un ciclo cerrado de trabajo y hacer un fuerte ascenso desde Ajuste la velocidad en modo cohete.
A diferencia de los motores ramjet o scramjet tradicionales, el nuevo English Sabre Engine puede proporcionar un alto empuje desde velocidad cero a velocidad en M = 5,14 inclusive, en todo el rango de altitud, con una muy buena eficiencia en todo el rango de altitud. Además, la capacidad de crear empuje incluso a velocidad cero indica la posibilidad de probar un motor híbrido en tierra, lo que reduce significativamente el costo de desarrollo.
Especificaciones estimadas del motor de sable:
Empuje a nivel del mar - 1960 kN
Tracción en el vacío - 2940 kN
Empuje - orden 14 (en la atmósfera)
Impulso específico en vacío - 460 segundos.
Impulso específico a nivel del mar - 3600 segundos.
Fuentes de información:
-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
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