De SKYLON-motor voor ruimtevaartuigen voldoet aan de kritische test

Anonim

De SKYLON-motor voor ruimtetuigen slaagt voor een kritische test

vliegtuig

David Szondy

1 december 2012

14 afbeeldingen

Een weergave van SKYLON tijdens de vlucht met de SABRE-motor

Reaction Engines Ltd. heeft woensdag de voltooiing aangekondigd van een kritische testronde van zijn SABEL-motorvoorkoelersysteem. De SABRE is een radicaal type hybride jet / raketmotor die in staat is om een ​​ruimtevaartuig in een baan om de aarde of een vliegtuig in de atmosfeer voort te stuwen, met een snelheid van Mach 5 (3.800 mph, 3.300 knopen, 6.115 km / h). Het is bedoeld voor de ruimteschepen van de Reaction Engines 'SKYLON en zijn lijnvliegtuigderivaat, het LAPCAT A2 hypersonische vliegtuig.

Het bedrijf had eerder dit jaar zijn eigen tests uitgevoerd in zijn fabriek in Oxfordshire, VK en deze serie werd uitgevoerd onder toezicht van het European Space Agency (ESA) namens het UK Space Agency om de technologie officieel te valideren. Volgens het persbericht van Reaction Engine zijn alle doelstellingen van de voorkoelertest met succes behaald en is ESA ervan overtuigd dat de tests de technologie demonstreren die nodig is voor de ontwikkeling van SABRE-motoren.

Skylon zelf is ook een radicaal vertrekpunt. Het is een gepland ruimteteam met één stage-to-baan (SSTO) dat van plan is op te stijgen en te landen op conventionele luchthavens. In tegenstelling tot veel hypersonische vaartuigen, zal SKYLON opstijgen en versnellen tot hypersonische snelheden op eigen kracht met behulp van de SABRE-motor, zonder de noodzaak van een moederschip of raketboosters. De motor is thermodynamisch eenvoudig, maar uiterst complex in engineering. Het is ontworpen om extreem lichtgewicht te zijn, waarbij de huid van sommige componenten dunner is dan die van een mensenhaar.

Conventionele raketten vereisen speciale lanceerfaciliteiten en moeten de zuurstof vervoeren die nodig is om hun brandstof te verbranden. Dit voegt gewicht toe en vermindert de nuttige lading die in een baan kan worden afgeleverd. Als de raket een SSTO is die is ontworpen om naar de aarde terug te keren, is de nuttige lading nog kleiner. SKYLON's SABRE-motor vermindert de noodzaak om zoveel zuurstof te vervoeren door lucht als een straal te gebruiken, om zijn brandstof voor een deel van de opstijging te verbranden.

SKYLON 's interne lay-out

SABRE is eigenlijk een raketmotor die een voorgekoelde compressor gebruikt voor een deel van de beklimming. Het fungeert als een lucht-ademen straal totdat het Mach 5 bereikt en een hoogte van 25 kilometer (15, 53 mijl). Tegen die tijd is het al 20 procent onderweg naar de ruimte. Voor de overige 80 procent converteert SABRE naar een pure raketmodus met behulp van de ingebouwde opslag van vloeibare zuurstof in plaats van lucht naar zolder in een baan met een snelheid van Mach 25 (19.000 mph, 16.500 knopen, 30.600 km / h).

Omdat het bij alles werkt, van een dead-stop tot aan escape-snelheid, moet de SABRE-engine niet alleen van de jet- naar de rocket-modus kunnen overschakelen, maar ook de geometrie tijdens de vlucht opnieuw kunnen configureren om tegemoet te komen aan de constant veranderende druk en temperatuur van de lucht die erin wordt geblazen. Stel je voor dat je wordt gevangen in een wind die 25 keer sterker is dan die van een orkaan van categorie 5, en je kunt de omvang van het probleem zien.

De SABRE-motor in de luchtademingsmodus

De SABRE-motor vereist dat de inkomende lucht wordt samengeperst tot 140 atmosfeer. Deze compressie maakt de lucht zo heet dat deze elk bekend materiaal zou smelten, dus de binnenkomende lucht moet worden voorgekoeld tot het bijna een vloeistof is. Eerdere experimentele motoren gebruikten de cryogene waterstofbrandstof om de warmtewisselaars te koelen, maar dit verspilde brandstof en veroorzaakte allerlei problemen, zoals het broos maken van metalen.

SABRE komt hier omheen door een gesloten heliumcyclus te gebruiken. Dit is ontworpen om de binnenkomende luchtstroom af te koelen van meer dan 1000ºC (1.832ºF) naar -150ºC (-238ºF) in minder dan 1/100 seconde per seconde zonder te blokkeren met vorst. Het is minder verspilling van de waterstof, die de heliumlus koud houdt en waterstofbronder voorkomt, zodat meer hittebestendige materialen kunnen worden gebruikt. Eenmaal afgekoeld, kan een "relatief conventionele" turbocompressor met behulp van straalmotortechnologie worden gebruikt om de lucht tot de vereiste druk te comprimeren - "relatief" is het operatieve woord voor een motor die ontworpen is om de ruimte in te gaan.

Reaction Engines is nog jaren verwijderd van een voltooide motor en de bouw van SKYLON is jaren later, hoewel het bedrijf optimistisch blijft en momenteel op zoek is naar extra fondsen om de ontwikkeling voort te zetten.

Bron: Reaction Engines, LTD

Wc-warmtewisselaarmodule

Precooler spruitstuk details

Locatie van de Precooler in blauw weergegeven

SKYLON tijdens de vlucht

SKYLON tijdens de vlucht

SKYLON buiten de onderhoudshangaar

Een weergave van SKYLON tijdens de vlucht met de SABRE-motor

SKYLON vertrekt

LAPCAT A2-vliegtuigen

LAPCAT A2-vliegtuigen

Schema van de componenten van SABRE

Cutaway van de SABRE-motor met notities

SKYLON 's interne lay-out

De SABRE-motor in de luchtademingsmodus