Теги → skylon

Учёные ВВС США помогут в разработке космического самолёта Skylon

В настоящее время космический запуск —  мероприятие зрелищное, внушительное… и одноразовое, даже несмотря на разработки SpaceX, позволяющие использовать повторно ракетные ступени. Кстати, первый повторный запуск уже использованной ступени запланирован на осень этого года. Совсем иначе выглядит проект Skylon — разрабатываемый британской компанией Reaction Engines Limited (REL) космический самолёт класса SSTO (Single Stage to Orbit), способный взлететь с обычного аэродрома, выполнить свою миссию на орбите, а затем сесть на тот же аэродром для обслуживания, осмотра, дозаправки и нового рейса. Самое сложное звено в этом проекте — двигатель SABRE.

Теплообменник системы SABRE

Теплообменник системы SABRE

Дело в том, что это один из самых сложных ракетных двигателей, когда-либо разработанных человечеством, ведь он должен уметь работать в двух режимах: используя в качестве окислителя забортный воздух, а когда его становится недостаточно — переключаться на внутренние баки с жидким кислородом. И на первой стадии Skylon должен разогнаться до скорости 5,4 маха, поднявшись на высоту 26 километров. Проблема в том, что двигатель SABRE на такой скорости должен уметь очень быстро охлаждать поступающий воздух, выделяя из него жидкий кислород. Именно эта часть, высокоскоростной теплообменник, и является основным камнем преткновения в проекте.

Опытное производство и достигнутые результаты: -150 по Цельсию за 20 миллисекунд

Опытное производство и достигнутые результаты: -150 по Цельсию за 20 миллисекунд

Но на помощь REL собираются прийти научные кадры ВВС США. Научно-исследовательская лаборатория военно-воздушных сил США (AFRL) заинтересовалась проектом ещё в 2015 году и подтвердила его возможность воплощения в металле. Правда, речи о полноценной одностадийной космической системе пока не идёт. AFRL собирается представить двухступенчатую версию системы, базирующуюся на технологии SABRE либо в сентябре этого года на конференции American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA) SPACE 2016, либо в марте 2017 года на 21-ой международной конференции, посвящённой космическим самолётам и гиперзвуковым системам, которая пройдёт в Китае.

SABRE в разрезе: интересующая нас деталь обозначена

SABRE в разрезе: интересующая нас деталь обозначена «The Main Pre-cooler Heat Exchanger»

Ключевая технология SABRE, воплощением которой займётся AFRL, расположенная в штате Огайо, имеет самое прямое отношение к системе предварительного охлаждения кислорода. Для того, чтобы понять всю сложность стоящей перед инженерами AFRL проблемы, представьте, что на скорости свыше четырёх скоростей звука двигатель SABRE, забирающий воздух из атмосферы, обязан непрерывно охлаждать его с более чем 1000 градусов до минус 150 градусов Цельсия в течение одной сотой секунды. Далее кислород сжижается и поступает в двигатель, где используется в качестве окислителя. Создать такое устройство невероятно сложно: оно должно работать непрерывно, не допуская сжижения воздуха и замерзания водяных паров. Задача настолько сложна, что даже двухстадийная система запуска, планируемая AFRL, выглядит настоящим прорывом в космонавтике. 

Skylon в полёте, режим двигателей —  атмосферный

Skylon в полёте, режим двигателей —  атмосферный

Программа AFRL носит название Durable Pre-cooling Heat Exchangers for High Mach Flight, что переводится на русский примерно как «надёжные охладители-теплообменники для гиперзвуковых полётов». Если верить заявлениям учёных, собирающихся работать над проектом, программа будет состоять из трёх фаз, последняя из которых уже может включать в себя тестовые полёты. Если эта программа увенчается успехом, то это приблизит возможность создания и полноценного одностадийного Skylon. А он очень похож на то, что мы могли видеть в культовом фильме Стэнли Кубрика «Космическая одиссея 2001 года», в той его части, где доктор Хейвуд Флойд летит на Луну транзитом через орбитальную станцию.

Так может выглядеть одна из миссий Skylon

Согласно проекту, этот самолёт длиной 83,1 метра с размахом крыльев 26,8 метров, оснащённый двумя блоками двигателей SABRE 4 с тягой 2000 килоньютон каждый и имеющий взлётный вес 325 тонн, сможет доставлять на экваториальную орбиту высотой 160 километров до 24 пассажиров или 17 тонн груза. Для более высокой солнечно-синхронной орбиты (600 км) полезная нагрузка уменьшается до 2,8 тонны. Диаметр фюзеляжа составит 6,3 метра, полёт предполагается беспилотным, управляться аппарат будет с земли, хотя в пассажирском варианте предусмотрена должность капитана. Максимальная скорость в «самолётном режиме» — 5,14 маха, в «ракетном» — 27,8 маха, удельный импульс — 4100 секунд. Максимальный «потолок» достигнет значения 600 км.

В Британии приступили к созданию воздушно-реактивного ракетного двигателя SABRE

Руководство оборонной компании BAE Systems, являющейся владельцем 20-процентного пакета акций Reaction Engines, намерено сфокусироваться на одном из проектов последней — гиперзвуковом двухрежимном двигателе Sabre. Данной силовой установкой на жидком водороде планируют оснастить летательный аппарат Skylon.

Рендеры орбитального самолёта Skylon

Чтобы понимать научную ценность данной разработки, достаточно озвучить преследуемую инженерами BAE Systems и Reaction Engines цель: создание беспилотного космолёта многоразового использования, не требующего для разгона отдельной ракеты-носителя, как запускаемые сегодня корабли. Кроме того, в теории успешные испытания беспилотной модели могут стать катализатором для появления и модификации Skylon, которой был бы под силу не только вывод грузов на орбиту, но и транспортировка человека в любое место земного шара. Представьте, что подобный орбитальный самолёт (подразумевается обязательный, хоть и кратковременный, выход аппарата на околоземную орбиту) способен доставить экипаж в самую удалённую от места старта точку нашей планеты всего за 4 часа.  

www.zdnet.com

www.zdnet.com

Планируется, что в ближайшем будущем удастся воплотить задуманное и представить мировой общественности уникальный агрегат: первый в мире реактивный двигатель с комбинированным рабочим циклом. За  счёт возможности функционировать как в воздушно-реактивном, так и ракетном режиме, Sabre сможет маневрировать на дозвуковых скоростях, а также  достигать околоземной орбиты и бороздить уже космические просторы. При достижении 25-километровой отметки такой самолёт способен превысить скорость звука в пять раза, после чего активируется ракетный режим Sabre, обеспечивающий уже 25-кратное превосходство над скоростью распространения звуковой волны.

www.geek.com

www.geek.com

Пока что главным препятствием в разработке двухрежимного двигателя Sabre, чья реактивная тяга эквивалентна 200/300 тоннам соответственно, является несовершенство современных систем охлаждения. Здесь на помощь должен прийти фирменный теплообменник Reaction Engines, который за миллисекунды (охлаждение воздушного потока с 1000°С до −150°С займёт 0,01 с) снизит температуру сжатого воздуха, необходимого для последующего воспламенения жидкого водорода в камере сгорания. 

Теплообменник, которым планируется компоновать Sabre

Разумеется, озвученные требования, предъявляемые к детищу Reaction Engines, невозможно реализовать без соответствующей финансовой поддержки не только со стороны грандов индустрии, но и государства. Логичным результатом заинтересованности в скорейшем появлении опытного образца двигателя SABRE стали инвестиции BAE Systems в размере $31,8 млн в обмен на 20 % уставного капитала Reaction Engines, а также предоставление бюджетных средств правительством Великобритании в размере $92,4 млн.

Согласно планам разработчиков, беспилотная версия Skylon с двигателями SABRE поднимется в воздух (к слову, для взлёта аппарату достаточно полосы на обычном аэродроме) и пройдёт серию первых тестовых испытаний уже в 2025 году. 

www.cosmostv.org

www.cosmostv.org

Британский космолет Skylon сделает заатмосферные полеты доступными

Захватывающие путешествия в космос скоро могут стать ближе не только для тех, чей карман прожигает лишняя сотня тысяч долларов. По сообщениям Dailytech, британская компания Reaction Engines при поддержке Космического агентства Великобритании ведет работы над пассажирским космическим аппаратом Skylon.

Революционный 82,3-метровый аппарат сможет стартовать с взлетной полосы любого крупного аэропорта. А два кислородно-водородных двигателя доставят его на высоту более 29 км… если вести отсчет с той отметки, где заканчивается земная атмосфера. Развиваемая космолетом скорость при этом в пять раз больше скорости звука. Интересно, что в Skylon, способном вместить 24 пассажира, нет места для пилота – управление высотой, двигателями и тягой осуществляется компьютерной системой. Она также ответственна за переход на ракетный двигатель на заатмосферном участке.

Reaction Engines рассчитывает начать первые коммерческие полеты через десять лет. В дальнейшем разработчики надеются использовать Skylon в качестве транспорта для доставки астронавтов и грузов на МКС.  «Доступ в космос невероятно дорог, однако нет никаких законов физики, постулирующих, что так и должно быть. Мы понимаем, что все это немного напоминает научную фантастику, однако твердо уверены, что Skylon докажет обратное, сделав путешествия в космос достаточно доступными», заявил технический директор Reaction Engines Ричард Уорвилл (Richard Varvill).

Материалы по теме:

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥