новости космоса
9228 25
19 августа 2014 10:50:57

ВВС США заинтересовались системой ракетных двигателей SABRE

Технология двигателя, разработанная для британского космолета, возможно, будет использована при создании сверхзвукового самолета, который сейчас создается ВВС США.

Исследовательская лаборатория ВВС США сейчас занимается изучением сверхзвуковых аппаратов, в которых будет использован ракетный двигатель SABRE (Synergetic Air-Breathing Rocket Engine/Синергичный воздушно-реактивный ракетный двигатель), предназначенный для космолета Skylon.

Двигатель SABRE работает на водороде и кислороде. В плотных нижних слоях атмосферы Земли он работает, как реактивный двигатель, сжатый воздухозаборником кислород подается в камеру сгорания, обеспечивая воспламенение жидкого водорода. Когда SABRE достигает высоты 26 километров и скорости, равной 5,14 Маха, он продолжает работать в закрытом цикле ракетного двигателя, потребляя жидкий кислород и жидкий водород из находящихся на борту баков, что позволяет ему достичь запланированной орбиты.

Skylon будет работать на двух двигателях SABRE. Во время запуска вес самолета будет около 275 000 килограммов.

Ожидается, что два двигателя SABRE будут протестированы в 2019 году.


(Добавил: alexandrash)

комментарии
1
DimitriyP165 · 19-08-2014

Игрушка любопытная, спору нет, но стоит ли игра свеч? Из плюсов данного аппарата сходу на ум приходит только многоразовость и (возможно) отсутствие необходимости в срециально оборудованной пусковой площадке.
При этом подниматься он сможет скорее всего лишь на низкую орбиту; полезную нагрузка так же будет невелика.
В итоге какова может быть практическая польза от такой машины? Оперативно забрасывать на орбиту пару дюжин "кубсатов", оперативно же произвести раведку местности на манер спутника-шпиона. Ну может ещё какие то научные изыскания не требующие длительного пребывания в космосе.
Но со всем этим справляются уже имеющиеся аппараты, причём гораздо эффективнее. Возможно им не хватает "многоразовости", но кто мешает сделать многоразовыми двигатели - тот же "байкал", увы прикрытый, отличный пример - и эффективность вырастет и цена снизится.
Моё личное мнение - "космические самолёты" ошибочный путь развития космонавтики. По крайней мере сегодня, пока нет прорыва в двигателях, способных забросить на орбиту чего-нибудь тяжёлое. Космос - это не атмосфера и попытка скрестить "ужа и ежа" вряд ли выльется во что-то дельное.
Короче, всё специальное - лучше универсального!

2
Leonid3182 · 19-08-2014

На высоте ~26 км (около 11--40 км) включаются двигатели второй ступени нашего "Протона" т. е. до этой высоты кислород для двигателей можно забирать из атмосферы, хотя наверное, при этом трудно обеспечить такую же тягу. Но зато вес первой ступени будет в разы меньше, не надо поднимать кислород, который в восемь! раз тяжелее необходимого количества водородного топлива. Ускорение ракеты может и сохраниться, а то и увеличится.
Рациональное зерно в такой схеме конечно есть.

3
DimitriyP165 · 19-08-2014

На основе этого SABRE возможно получилась бы красивая первая ступень ракеты. Легче, компактнее, с возможностью возвращения. Присобачить несколько штук - и ad astra!

4
ptuf109 · 19-08-2014

"Игрушка любопытная, спору нет, но стоит ли игра свеч?" Англичане хотели на этой штуковине туристов катать. как вариант - доставка астронавтов на МКС (замена нашему союзу). А вот пентагон из этого ничего кроме оружия не создаст- у них давно в голове идея бродит создать гиперзвуковой истребитель (свой у них создать тяму не хватило). а возможности военного применения у этой штуковины довольно таки большие. Идея то интересная, но довольно таки старая (давно с этой саблей возятся, но никак не получалось решить проблему быстрого охлаждения всасываемого воздуха. Сейчас заявили что эта проблема решена) боюсь только что космос от этого не выиграет

5
YOV292 · 19-08-2014

DimitriyP16 /всё специальное - лучше универсального/ это верный вывод! для чего нужен будет военным гипер-звуковой стратосферный или низкоорбитальный перехватчик ??? каво им сбивать !? спутники!? патрулировать от инопланетян!? можно летать следить и бомбить из космоса но реально исход любого военного конфликта решает живая сила на поверхности земли! аборигенов в авганских горах бомбят полсотни лет а их боевой дут не сломлен!

6
dengess1-6 · 19-08-2014

Первый самолёт способный летать за пределами атмосферы. Экологичный до предела. На выходе Н2О. Польза как от аппарата братьев Райт. Первый!

7
DimitriyP165 · 19-08-2014

ptuf. Тут конечно надо бы его ТТХ посмотреть, но что то сумлеваюсь я что ента штука до МКС "допрыгнет". Да ещё с астронавтами в количестве больше одного. Суборбитальный полёт для "проката" туристов - это да. Ну низкая орбита километров чуть поболее сотни с минимальной нагрузкой - возможно. Но 330км МКС-ной орбиты - навряд ли...
Ну а "перековать" это изделие Британских инженеров на военный лад, тут по правде-то говоря не только бы пИнтагону хотелось, но и прочим военным.

8
DimitriyP165 · 19-08-2014

YOV2. Ну, справедливости то ради, гиперзвуковой самолёт (перехватчик, "боНбовозЪ" или разведчик) в хозяйстве штука нужная. Ибо способен преодолевать ПВО противника до того как там вообще поймут что над ними что-то пролетело. Да и ракете за ним не угнаться.

9
YOV292 · 19-08-2014

На кой!? и со спутника все видно вона недавно была новость тут разрешение камер 35см для гражданского, а уж про военные и говорить нечего !?

10
DimitriyP165 · 19-08-2014

YOV2. " На кой!? и со спутника все видно..."
- Чтоб спутник запустить потребно много времени и денег. А уже имеющиеся спутники не всегда висят над нужной точкой земли. Короче, когда нужно дёшево и сердито за кем-нибудь пошпионить, не особо заморачиваясь на вопли о нарушении воздушного пространства - гиперзвуковой самолёт самое оно.
Теоретически можно получить снимки (или бомбануть) в течение трёх часов.
Кстати у пиндосов есть даже специальная программа, предполагающая разработку систем по оперативной доставке (в течение нескольких часов с момента отдания приказа) неядерного заряда в любую точку планеты. В перспективе предполагает ещё и разработку системы по доставке небольшой (4-8 человек) спецгруппы так же в любую точку планеты за гчень короткое время. Предназначение - опративно "заглушить" стратегически важные объекты пртивника (средства ПВО, заводы, электростанции, узлы связи, транспортные системы и т.п. перед вторжением основных сил, либо "вместо вторжения" - отбомбился и противник в каменном веке.
Важно что заряд не ядерный, и США может не боятся (в теории) что им в ответ прилетит ядерная бомба.

11
Иван147 · 19-08-2014

Ptuf, "(свой у них создать тяму не хватило)".
А на что у них вообще тямы хватало, кроме, пожалуй, конвейера Форда? Всё остальное создано гастарбайтерами. (Ну или почти всё).

12
Иван147 · 19-08-2014

Синяя морда - не моя. Но в тему. Или в тяму.

13
ptuf109 · 19-08-2014

"ptuf. Тут конечно надо бы его ТТХ посмотреть" Вот на ТТХ:
Самолет на основе двигателей Sabre сможет долететь до границы стратосферы всего за 15 минут, а преодолеть расстояние, к примеру, от Австралии до США всего за 4 часа. Скорость подобного самолета превысила бы скорость звука сразу в 5 раз. В настоящее время в планы Reaction Engines входит оснащение новым двигателем их известного самолета Skylon, который потенциально мог разогнаться бы до 5635 км/ч. По словам представителей английской компании, у Skylon есть все шансы, для того чтобы стать настоящим «космолетом» и совершать полеты по низкой околоземной орбите.
Традиционные двигатели, которые сегодня применяются в авиации, требуют переноски спецрезервуаров, наполненных жидким кислородом, если самолет развивает в полете скорость более 3000 км/ч. Такие самолеты не могут «дышать» обыкновенным воздухом, так как он нагревался бы до очень высоких температур. В то же время двигатель Sabre позволяет применять воздух вместо жидкого кислорода: он оснащен целой системой трубок, которые наполняются гелием. Когда воздух проходит сквозь эти трубки, гелий охлаждает его, и кислород необходимой температуры (-150 градусов по Цельсию вместо изначальных 1000 градусов) доставляется прямиком в двигатель.
Разработанный компанией Reaction Engines двигатель Sabre в состоянии работать в 2-х режимах: как реактивный двигатель и как ракетный двигатель. По словам представителей компании, использование данного двигателя на самолете Skylon позволит ему в 5 раз превысить скорость звука в атмосфере Земли и в 25 раз в открытом космическом пространстве. Ключевым элементом данного двигателя, который позволит ему эффективно работать в пределах атмосферы, является предварительный охладитель, в котором поступающий забортный воздух с температурой порядка 1000 градусов охлаждается до температуры -150 градусов всего за одну сотую секунды.
Как только Skylon попадает в космос, его можно будет перевести в так называемый «космический режим». В таком случае самолет сможет находиться на низкой околоземной орбите в течение 36 часов. Этого времени более чем достаточного, к примеру, для запуска спутника. При этом это будет очень выгодная технология. По словам Алана Бонда, являющегося основателем компании, суммы, которые требуются для запуска спутников и других похожих миссий, могут уменьшиться сразу на 95% в том случае, если будет налажено коммерческое производство двигателей Sabre.
Помимо этого новые космолеты построены на воздушно-реактивных двигателях смогут стать очень хорошей перспективой на рынке космического туризма. В этом случае английская фирма Reaction Engines может стать очень сильным конкурентом для Virgin Galactic, которая принадлежит Ричарду Брэнсону. Сейчас миллиардер предлагает всем желающим увидеть нашу планету в иллюминаторе всего за 121 тысячу фунтов стерлингов (практически 6 млн. рублей). Представители компании Reaction Engines заявляют о том, что полет на их космолете Skylon обойдется космическим туристам существенно дешевле, правда, пока не говорят о том, насколько именно. Более подробно о планах правительства Великобритании касательно финансирования данного амбициозного проекта станет известно, когда в Глазго состоится специальная Космическая конференция (UK Space Conference).
Изображение космолёта Skylon и его гиперзвукового комбинированного воздушно-реактивного/ракетного двигателя с предварительным охлаждением SABRE. Источник: Reaction Engines
История появления
Идея проектирования двигателя с предварительным охлаждением впервые появилась у Роберта Кармайкла еще в далеком 1955 году. За этой идеей последовала идея создания двигателя с сжижением воздуха (LACE), которая первоначально прорабатывалась компаниями Marquardt и General Dynamics в 60-х годах прошлого века, как часть работ US Air Force над проектом Aerospaceplane.
Однако работы над проектом нового двигателя Sabre стартовали лишь в 1989 году, в этом году и была образована компания Reaction Engines Limited. Специалисты компании продолжили работу над проектом, развивая представленные ранее идеи. В итоге создание гибридного двигателя Sabre потребовало 22 года времени у научно-исследовательской команды из 30 человек. Плодом их усилий стала постройка макета двигателя, который был установлен на самолет Skylon, который демонстрировался на авиасалоне Фарнборо.
Предметом последних испытаний, которые проводились компанией Reaction Engines, были технологии предварительного охлаждения воздуха. В настоящее время специалисты данной фирмы, имея в своих руках работоспособную технологию, занимаются разработкой опытного образца системы охлаждения. Данный образец должен обладать сравнительно небольшим весом, а также демонстрировать аэродинамическую стабильность, высокую механическую прочность, и устойчивость к сильной вибрации. Согласно планам компании, испытания опытного образца охладителя должны были начаться еще в августе 2012 года.
К ноябрю 2012 года, компания Reaction Engines завершила тестирование оборудования в рамках проекта «Технология теплообменника, критичная для гибридного ракетного двигателя, питаемого воздухом и жидким кислородом». Это был очень важный этап в процессе создания гибридного двигателя, который доказал всем потенциальным инвесторам проекта жизнеспособность представленных технологий. Двигатель Sabre основан на теплообменнике, который в состоянии охладить поступающий воздух до температуры -150°C (-238°F). В процессе работы охлажденный воздух смешивается с жидким водородом после чего, сгорая, он обеспечивает необходимую тягу для атмосферного полета, до переключения на жидкий кислород из баков, при полете вне земной атмосферы. Успешно проведенные испытания данной, достаточно критической технологи, подтвердили на практике, что теплообменник в состоянии обеспечить потребности гибридного двигателя в получении необходимого количества кислорода из атмосферы для функционирования с высокой эффективностью в условиях низковысотного полета.
Двигатель Sabre, разработанный компанией Reaction Engine
Источник: Военное обозрение
На авиасалоне Фарнборо в 2012 году Дэвид Уиллетс, являющийся министром по делам университетов и науки Великобритании, высоко оценил данную разработку. В частности министр сказал, что данный гибридный двигатель, может самым реальным образом повлиять на условия игры, которые сформировались сегодня в космической отрасли. Завершившиеся успехом испытания системы предварительного охлаждения двигателя стали подтверждением высокой оценки предложенной концепции, которую сделало Космическое агентство Великобритании в 2010 году. Также министр отметил тот факт, что если однажды им удастся применить данную технологию для организации собственных полетов коммерческого назначения, то это, несомненно, станет фантастическим по масштабу событием.
Дэвид Уиллетс также отметил тот факт, что существует небольшая вероятность того, что Европейское космическое агентство согласится финансировать проект Skylon. По этой причине Великобритания должна быть готова к тому, что ей придется заниматься постройкой космолета по большей части на собственные денежные средства.
Производительность
Расчетная тяговооруженность гибридного двигателя Sabre предполагается на уровне более 14 единиц. Стоит отметить, что тяговооруженность обыкновенных реактивных двигателей находится в пределах 5 единиц, и всего лишь 2 единиц для сверхзвуковых прямоточных двигателей. Такой высокий уровень производительности удалось получить за счет применения сверхохлажденного воздуха, который становится очень плотным и требует меньшего сжатия, и, что еще более значимо, благодаря низким рабочим температурам возможным стало применение достаточно легких сплавов для большей части конструкции гибридного двигателя.
Рисунок самолета Skylon
Источник: Военное обозрение
Двигатель обладает высоким удельным импульсом в атмосфере, который достигает 3500 секунд. Для сравнения обыкновенный ракетный двигатель обладает удельным импульсом, который в лучшем случае составляет порядка 450 секунд, и даже считающийся перспективным «тепловой» ядерный ракетный двигатель обещает добраться до величины лишь в 900 секунд.
Комбинация низкой массы двигателя и высокой топливной эффективности дает перспективному самолету Skylon возможность добраться до орбиты в одноступенчатом режиме, при этом двигатель работает как воздушно-реактивный до скорости М=5,14 и высоты полета 28,5 км. Одновременно с этим аэрокосмический аппарат в состоянии достичь орбиты с очень большой полезной нагрузкой относительно взлетного веса самого самолета. Чего ранее нельзя было достигнуть ни одним неядерным летательным аппаратом.
Преимущества двигателя
В отличие от своих традиционных ракетных собратьев, и подобно другим типам воздушно-реактивных двигателей, новый английский гибридный реактивный двигатель может применять воздух, для сжигания топлива, что уменьшает необходимый вес ракетного топлива, увеличивая вместе с этим вес полезной нагрузки. Прямоточный воздушный реактивный двигатель (ПВРД) и гиперзвуковой прямоточный воздушный реактивный двигатель (ГПВРД) должны провести достаточно большое количество времени в нижних слоях атмосферы, для того чтобы развить скорость, достаточную для выхода на орбиту, что в свою очередь выводит на первый план проблему интенсивного нагрева двигателя на гиперзвуковой скорости, а так же возможных потерь из-за сложности теплозащиты и существенного веса.
Реактивный двигатель SABRE (synergistic air-breathing rocket engine). Источник: aviationweek.com
В то же время гибридный реактивный двигатель подобный Sabre нуждается лишь в достижении низкой гиперзвуковой скорости (стоит напомнить, что гиперзвук – это все что после М=5) в нижних слоях атмосферы Земли, перед тем как перейти на закрытый цикл работы и совершить крутой подъем с набором скорости в ракетном режиме.
В отличие от традиционных ПВРД или ГПВРД, новый английский двигатель Sabre в состоянии обеспечить высокую тягу от нулевой скорости и до скорости в М=5,14 включительно, на всем диапазоне высот, с очень хорошей эффективностью во всем диапазоне высот. Помимо этого возможность создания тяги даже при нулевой скорости свидетельствует о возможности проведения испытаний гибридного двигателя на земле, что существенно уменьшает цену разработки.
Предполагаемые характеристики двигателя Sabre:
Тяга на уровне моря – 1960 кН
Тяга в пустоте – 2940 кН
Тяговоруженность – порядка 14 (в атмосфере)
Удельный импульс в вакууме – 460 секунд.
Удельный импульс на уровне моря – 3600 секунд.

14
dilettant163 · 19-08-2014

Были у амеров и Валькирия и Черный Дрозд, и до 3,5 Маха разгонялись, могли и быстрее, но забросили за неперспективностью, черезчур дорого выходило такими штуковинами воевать, а заинтересовались, потомучто ревностно относятся к сторонним разработкам любой перспективной идеи. Если увидят, что у англичан дело застопорилось, сразу интерес поутихнет.

15
YOV292 · 19-08-2014

Вот на ТТХ:......!! ну Ёпр офигеваю с вас седня!! -
/обеспечить высокую тягу от нулевой скорости и до скорости в М=5,14 включительно, на всем диапазоне высот, с очень хорошей эффективностью во всем диапазоне высот/ особо заморочило!

16
Djevs115 · 19-08-2014

пара делать самолет с под пространственными двигателями) шутка ну всетаки это сама лет а не шаттл .

17
Djevs115 · 19-08-2014

пара делать самолет с под пространственными двигателями) шутка ну всетаки это сама лет а не шаттл .

18
Djevs115 · 19-08-2014

опять коментарии дублировал, это не модеры это лаг(

19
DimitriyP165 · 19-08-2014

ptuf. Что ж, "игрушка" интересная, факт! Особенно этот новый двигатель - если "выгорит", то прорыв - не прорыв, но что то принципиально новое обещает быть.
С другой стороны настораживает некая "противоречивость": двигатель вроде как весь такой прогрессивный, в разы эффективнее ракетных и авиационных... Но при этом самолёт способен долететь только до низкой орбиты. Да и про полезную нагрузку ни слова.
Вобщем машина интересная и перспективная, хорошо если у Англичан всё получится. Однако будет ли она реально такой уж "годной" неизвестно. Будем ждать.

20
DimitriyP165 · 19-08-2014

Другими словами - это технология альтернативная, но увы не прорывная.

21
dilettant163 · 19-08-2014

DimitriyP, полезная нагрузка может быть приблизительно подсчитана исходя из тяговооруженности двигателя. Сам двигатель способен вытянуть, как муравей, в 14 раз больше собственного веса. Исходя из предположительного веса всей конструкции, полезная нагрузка будет в пределах 3-4 тонн, как мне кажется.

22
Opsis78117 · 19-08-2014

Хоть один такой космолёт создали? Нет. А вы спорите над перспективностью. Каждый примеривает любое открытие под свои взгляды и убеждения. Кому война мерещится кому туризм.. Сам факт создания космического самолёта (не шаттла с грыжей разгонных ступеней) а именно самостоятельного аппарата уже прорыв.

23
dilettant163 · 20-08-2014

Opsis78, прорыв уже состоялся, осталось только закрепить успех.
Как пример, в царской России мало кто верил в автомобили, главным подвижником идеи автомобилизации в России был Николай Второй, вот в чем суть. Не макеты из бумаги и картона нужны, а рабочие модели, англичанам одним будет крайне тяжело осилить поставленную задачу. Вспомни пример Конкорда, самолет строили сообща Англия и Франция, до объединения усилий проект продвигался крайне туго. Америкосы заинтересовались, но подключиться и помочь пока не торопятся. Такой проект надо сообща развивать, одним туризмом сыт не будешь.

24
Opsis78117 · 20-08-2014

Если заинтересовались - то деньги вложат. Я вобще то не про это говорил. Да ладно.

25
DimitriyP165 · 20-08-2014

Opsis78. Да какие там споры - так, досужие рассуждения на тему, не более.
По поводу прорыва... Это, конечно, лишь мои рассуждения и я могу ошибаться, но суть в следующем: у этого аппарата на кыходе может оказаться довольно узкая ниша в которой он сможет себя реализовывать в сравнении с морально устаревшими ракетами. Поясню. У космического самолёта (а у этого с его гибридным двигателем особенно) есть один существенный недостаток - это его размеры. И если ракету можно скомпоновать от лёгкой к тяжёлой банально "присобачив" к ней пару-тройку ступеней, то с космическим самолётом такая тема не прокатит. Вернее, прикрепить то разгонный блок к нему можно, но чем он тогда будет отличаться от пристнопамятных шаттлов? Да и к чему ему тогда будет нужен этот новый двигатель, способный работать как в атмосфере, так и в космосе, если в пределах атмосферы его будет разгонять отдельный ускоритель? Тогда уж проще запустить ракету или тот же шаттл.
Вот и выходит, что самую свою прорывную пользу он сможет проявить только "как есть", сиречь в виде космо-самолёта. Но, как я уже сказал, в случае с самолётом преградой к широкому его использованию становятся его размеры, или точнее - количество топлива, которое он сможет взять на борт. А оно ограничено объёмом баков самолёта, кои, в сравнении с ракетой относительно не велики (это не говоря об объёме груза, который сможет поместится внутри него)
И тогда получается, что даже несмотря на свою (в теории) значительную грузоподъёмность, доставить этот самый груз выше низкой орбиты у него не получится банально в силу недостатка топлива.
Конечно, можно было бы подцепить к нему подвесные баки, но во-первых, не факт что это окажется реализуемо с инженерной точки зрения, и во-вторых, в случае с космическим самолётом, может статься что объём их так же будет невелик.
Исходя из вышеизложенного вполне может оказаться, что собственно космический самолёт "застрянет" на низкой Земной орбите. Работы там, конечно, ему хватит, и эту нишу космонавтики он вероятно перекроет с лихвой, но вот выше -доставка грузов и космонавтов на МКС, вывод спутников на высокие орбиты и т.д. - вряд ли.
И если и есть где то прорыв - то это в первую очередь в двигателе. Вот это реально очень интересная разработка.
P.S.: разумеется это лишь мои дилетантские выкладки на основе имеющейся информации, и, как справедливо было замечено, "в железе" этого самолёта покуда нет, так что все вышеизложенные умствования вполне могут оказаться лютой фигнёй! :)

написать комментарий наверх
Для добавления комментария необходимо зарегистрироваться, а затем войти на сайт используя свой логин и пароль.

Если Вы уже зарегистрировались, но забыли пароль - воспользуйтесь нашим разделом восстановления пароля.

© 2002-2024. Все права защищены. AstroNews.ru | Перепечатка любых материалов сайта без разрешения редакции запрещена!