Britská vláda oznámila, že je pripravená investovať 60 miliónov libier (takmer 3 miliardy rubľov) do projektu súkromnej spoločnosti Reaction Engines. Inžinieri spoločnosti očakávajú, že zostrojí funkčný model úplne nového komerčného prúdového motora. Motor bude pomenovaný Sabre, skratka pre Synergetic Air-Breathing Rocket Engine. V súčasnej dobe sú už laboratórne testy prototypov nového motora úspešne ukončené, čo sa stalo dodatočným stimulom štátu pre investície do tohto projektu.
Lietadlo založené na motoroch Sabre sa dokáže dostať do stratosféry len za 15 minút a vzdialenosť napríklad z Austrálie do USA prekoná za pouhé 4 hodiny. Rýchlosť takého lietadla by prekročila rýchlosť zvuku faktorom 5 naraz. V súčasnosti spoločnosť Reaction Engines plánuje vybaviť svoje slávne lietadlo Skylon novým motorom, ktorý by potenciálne mohol zrýchliť na 5635 km / h. Podľa zástupcov britskej spoločnosti má Skylon každú šancu stať sa skutočnou „vesmírnou loďou“a letieť na nízkej obežnej dráhe Zeme.
Tradičné motory, ktoré sa dnes používajú v letectve, vyžadujú prepravu špeciálnych nádrží naplnených tekutým kyslíkom, ak lietadlo dosahuje za letu rýchlosť viac ako 3000 km / h. Také lietadlá nemôžu „dýchať“obyčajný vzduch, pretože by sa zahrial na veľmi vysoké teploty. Motor Sabre zároveň umožňuje používať vzduch namiesto tekutého kyslíka: je vybavený celým systémom rúrok, ktoré sú naplnené héliom. Pri prechode vzduchu týmito trubicami hélium ochladzuje a kyslík požadovanej teploty (-150 stupňov Celzia namiesto pôvodných 1000 stupňov) sa dodáva priamo do motora.
Motor Sabre vyvinutý spoločnosťou Reaction Engines je schopný pracovať v 2 režimoch: ako prúdový motor a ako raketový motor. Podľa zástupcov spoločnosti použitie tohto motora na lietadle Skylon umožní dosiahnuť 5 -násobok rýchlosti zvuku v zemskej atmosfére a 25 -násobok vo vesmíre. Kľúčovým prvkom tohto motora, ktorý mu umožní efektívne pracovať v atmosfére, je predchladič, v ktorom sa prichádzajúci vonkajší vzduch s teplotou približne 1000 stupňov ochladí na teplotu -150 stupňov v priebehu iba jednej stotiny druhý.
Akonáhle sa Skylon dostane do vesmíru, môže byť zaradený do takzvaného „vesmírneho režimu“. V takom prípade bude lietadlo schopné zostať na obežnej dráhe Zeme 36 hodín. Tento čas je viac ako dostatočný napríklad na vypustenie satelitu. Navyše to bude veľmi výnosná technológia. Podľa Alana Bonda, ktorý je zakladateľom spoločnosti, by sa suma potrebná na vypustenie satelitov a ďalších podobných misií mohla okamžite znížiť o 95%, ak sa zavedie komerčná výroba motorov Sabre.
Nové vesmírne lode postavené na prúdových motoroch sa navyše môžu stať veľmi dobrou perspektívou na trhu s vesmírnou turistikou. V tomto prípade by sa britská firma Reaction Engines mohla stať veľmi silným konkurentom spoločnosti Virgin Galactic, ktorá patrí Richardovi Bransonovi. Teraz miliardár pozýva všetkých, aby videli našu planétu oknom iba za 121 tisíc libier (takmer 6 miliónov rubľov). Zástupcovia spoločnosti Reaction Engines uvádzajú, že let na ich vesmírnej lodi Skylon vyjde vesmírnych turistov výrazne menej, zatiaľ však neuvádzajú, koľko. Viac podrobností o plánoch britskej vlády týkajúcich sa financovania tohto ambiciózneho projektu bude známych, keď sa v Glasgowe uskutoční špeciálna britská vesmírna konferencia.
História vzhľadu
Myšlienka navrhnúť predchladený motor prišla prvýkrát u Roberta Carmichaela v roku 1955. Na túto myšlienku nadviazala myšlienka motora na skvapalnený vzduch (LACE), ktorý pôvodne vyvinuli Marquardt a General Dynamics v 60. rokoch minulého storočia ako súčasť práce amerického letectva na projekte Aerospaceplane.
Práce na projekte nového motora Sabre sa však začali až v roku 1989 a tento rok vznikla spoločnosť Reaction Engines Limited. Špecialisti spoločnosti pokračovali v práci na projekte a rozvíjali nápady, ktoré už boli uvedené. Výsledkom bolo, že vytvorenie hybridného motora Sabre trvalo 22 rokov výskumnému tímu s 30 ľuďmi. Výsledkom ich úsilia bola konštrukcia falošného motora, ktorý bol nainštalovaný do lietadla Skylon, ktoré bolo k dispozícii na leteckej výstave vo Farnborough.
Najnovšie testy realizované spoločnosťou Reaction Engines sa zamerali na technológie predchladenia vzduchu. V súčasnej dobe špecialisti tejto spoločnosti, ktorí majú v rukách funkčnú technológiu, vyvíjajú prototyp chladiaceho systému. Tento exemplár by mal byť relatívne ľahký a mal by tiež vykazovať aerodynamickú stabilitu, vysokú mechanickú pevnosť a odolnosť voči silným vibráciám. Podľa plánov spoločnosti sa testy prototypu chladiča mali začať v auguste 2012.
V novembri 2012 dokončili reakčné motory testovanie zariadení v rámci projektu „Technológia výmenníka tepla kritická pre hybridný raketový motor poháňaný vzduchom / kvapalným kyslíkom“. Bola to veľmi dôležitá etapa v procese vytvárania hybridného motora, ktorý dokázal všetkým potenciálnym investorom do projektu životaschopnosť prezentovaných technológií. Motor Sabre je založený na výmenníku tepla, ktorý je schopný ochladiť prichádzajúci vzduch na -150 ° C (-238 ° F). V procese prevádzky sa chladený vzduch zmiešava s kvapalným vodíkom, potom spaľovaním poskytuje potrebný ťah pre atmosférický let, než sa prepne na kvapalný kyslík z nádrží, keď letí mimo zemskú atmosféru. Úspešné testy tejto pomerne kritickej technológie v praxi potvrdili, že výmenník tepla je schopný splniť potreby hybridného motora na získanie potrebného množstva kyslíka z atmosféry, aby fungoval s vysokou účinnosťou v letových podmienkach v malých výškach.
Na Farnborough Air Show 2012 ocenil vývoj David Willets, britský štátny tajomník pre univerzity a vedu. Minister konkrétne uviedol, že tento hybridný motor môže mať najreálnejší vplyv na podmienky hry, ktorá sa dnes v kozmickom priemysle vytvorila. Úspešné testy systému predchladenia motora potvrdili vysoké uznanie navrhovanej koncepcie, ktorú v roku 2010 urobila britská vesmírna agentúra. Minister tiež poznamenal skutočnosť, že ak sa im jedného dňa podarí použiť túto technológiu na organizovanie vlastných komerčných letov, bude to nepochybne fantastická udalosť vo veľkom rozsahu.
David Willets tiež poznamenal skutočnosť, že je malá pravdepodobnosť, že Európska vesmírna agentúra súhlasí s financovaním projektu Skylon. Z tohto dôvodu musí byť Veľká Británia pripravená na to, že sa bude musieť vysporiadať s konštrukciou kozmickej lode, väčšinou s vlastnými finančnými prostriedkami.
Výkon
Očakáva sa, že konštrukčný pomer ťahu a hmotnosti hybridného motora Sabre bude viac ako 14 jednotiek. Stojí za zmienku, že pomer ťahu k hmotnosti bežných prúdových motorov je do 5 jednotiek a iba 2 jednotky pre nadzvukové ramjetové motory. Táto vysoká úroveň výkonu bola dosiahnutá použitím podchladeného vzduchu, ktorý sa stáva veľmi hustým a vyžaduje menšiu kompresiu, a čo je ešte dôležitejšie, vzhľadom na nízke prevádzkové teploty je možné pre väčšinu hybridných motorov použiť dostatočne ľahké zliatiny dizajn.
Motor má v atmosfére vysoký špecifický impulz, ktorý dosahuje 3 500 sekúnd. Na porovnanie, obyčajný raketový motor má špecifický impulz, ktorý je v najlepšom prípade asi 450 sekúnd, a dokonca aj „tepelný“jadrový raketový motor, ktorý je považovaný za sľubný, sľubuje dosiahnutie magnitúdy iba 900 sekúnd.
Kombinácia nízkej hmotnosti motora a vysokej palivovej účinnosti dáva nádejnému lietadlu Skylon schopnosť dosiahnuť obežnú dráhu v jednostupňovom režime, pričom motor funguje ako prúdový motor až do rýchlosti M = 5, 14 a nadmorskej výšky 28,5 km. Letecké a kozmické vozidlo je zároveň schopné dosiahnuť obežnú dráhu s veľmi veľkým užitočným zaťažením vzhľadom na vzletovú hmotnosť samotného lietadla. To predtým nebolo možné dosiahnuť žiadnym konvenčným lietadlom.
Výhody motora
Na rozdiel od svojich tradičných raketových bratrancov a podobne ako ostatné typy prúdových motorov, môže nový britský hybridný prúdový motor spaľovať vzduch vzduchom, čo znižuje potrebnú hmotnosť paliva a súčasne zvyšuje hmotnosť užitočného zaťaženia. Ramjetový motor (ramjet engine) a hypersonický ramjet engine (scramjet engine) musia stráviť dostatočné množstvo času v nižších vrstvách atmosféry, aby vyvinuli rýchlosť dostatočnú na vstup na obežnú dráhu, čo zase dáva do popredia problém intenzívneho zahrievania motor pri nadzvukových otáčkach, ako aj možné straty v dôsledku zložitosti tepelnej ochrany a značnej hmotnosti.
Hybridný prúdový motor, akým je Sabre, potrebuje zároveň v nižších vrstvách zemskej atmosféry dosiahnuť nízku hypersonickú rýchlosť (stojí za to pripomenúť, že hypersonické je všetko po M = 5), a potom prejsť na uzavretý cyklus a prudké stúpanie zo zrýchlenia v raketovom režime.
Na rozdiel od tradičných ramjet alebo scramjet motorov je nový motor British Sabre schopný poskytovať vysoký ťah od nulových otáčok do M = 5, 14 vrátane, v celom rozsahu nadmorskej výšky, s veľmi dobrou účinnosťou v celom rozsahu nadmorskej výšky. Schopnosť vytvárať ťah aj pri nulových otáčkach navyše naznačuje možnosť testovania hybridného motora na zemi, čo výrazne znižuje náklady na vývoj.
Predpokladané vlastnosti motora Sabre:
Ťah na hladine mora - 1960 kN
Prázdny ťah - 2940 kN
Pomer ťahu k hmotnosti-asi 14 (v atmosfére)
Špecifický impulz vo vákuu - 460 sekúnd.
Špecifický impulz na hladine mora - 3600 sekúnd.
