I løpet av de siste årene har det britiske selskapet Reaction Engines Limited (REL), i samarbeid med andre organisasjoner, utviklet prosjektet SABER (Synergetic Air Breathing Rocket Engine). Målet med dette prosjektet er å lage en grunnleggende ny hybridmotor som er i stand til å bruke atmosfærisk luft og en flytende oksydator. Hittil har prosjektet vist en viss suksess.
Prosjektutvikling
Konseptet med REL SABER -motoren er basert på ideer som er lagt ned og delvis testet tilbake på åttitallet. På den tiden utviklet britiske spesialister HOTOL -romflyet, som det ble foreslått en hybridmotor av LACE -typen for. Det prosjektet kunne ikke gjennomføres, men forslagene hans ble brukt i ny utvikling.
Utformingen av SABER i sin nåværende form begynte ved begynnelsen av de siste tiårene. Noen studier har blitt utført for å forme hybridmotorens generelle utseende og bestemme utviklingsbanen. I fremtiden kunne REL interessere potensielle kunder og få støtte, noe som akselererte arbeidet.
Nå har REL fullført hoveddelen av designdokumentasjonen og startet testing av individuelle motorkomponenter. To interne testanlegg i Storbritannia og USA brukes til å teste produkter.
Noen av komponentene og konseptene er testet i praksis og har bevist sitt potensial. I nær fremtid bør en fullverdig prototype av en hybridmotor være tilgjengelig, inkludert alle testede komponenter. Testingen under standene på standen vil begynne i 2020-21. Tidspunktet for utseendet på en motor som er egnet for installasjon på ekte fly er fortsatt ukjent. Dette vil trolig ikke skje før i andre halvdel av tjueårene.
Hybrid design
SABER -produktet må fungere i atmosfæren og utover, utvikle den nødvendige kraften og gi akselerasjon til høye hastigheter. Slike krav har ført til behovet for en spesiell design med spesifikke funksjoner. Den inneholder elementer som er karakteristiske for turbojet-, ramjet- og væskedrivende rakettmotorer. Deres bruk i forskjellige kombinasjoner gjør det mulig å ha flere operasjonsmåter for forskjellige flyturer.
SABER -motoren inneholder flere hovedkomponenter i et enkelt hus. Hodedelen av produktet er gitt under luftinntaket foran med en sentral kropp. Sistnevnte er laget i form av en konisk kåpe og kan flyttes langs motorens akse for å endre lufttilførselen til systemet. I noen moduser er lufttilførselen helt stengt.
Et kjølesystem for innkommende luft plasseres rett bak inntaket. Det er beregnet at når man flyr i høye hastigheter, skal luftinntaket varme opp til en temperatur på 1000 ° C eller høyere. En spesiell forkjøler med flere tusen tynne rør fylt med flytende helium bør redusere lufttemperaturen til negative verdier på en brøkdel av et sekund. Et anti-isingsystem er tilgjengelig.
Den sentrale delen av motoren er opptatt av den såkalte. kjernen er en spesiell kompressor designet for å komprimere innkommende luft før den sendes til forbrenningskammeret. I denne forbindelse ligner SABER på tradisjonelle turbojetmotorer, men den mangler turbinen bak forbrenningskammeret og noen andre elementer. Kompressoren drives av en turbin som tar energi fra luftkjølesystemet.
Brennkammeret fra SABER -sammensetningen ligner samlingene av rakettmotorer med flytende drivstoff. Ved hjelp av en turbopumpe foreslås det å levere drivstoff og en oksydator - gassformig luft eller flytende oksygen, avhengig av driftsmodus. I begge moduser brukes flytende hydrogen som drivstoff.
Rundt hovedbrennkammeret er et andre kammer som ligner på en ramjet -motor. Den er designet for å fungere i visse moduser og øke den totale motoren. I likhet med hovedbrennkammeret, kjører det ekstra gjennomgående forbrenningskammeret på hydrogen.
Nå er målet med SABER -prosjektet å utvikle en hybridmotor med tilstrekkelig høy ytelse og begrensede dimensjoner. Det ferdige produktet bør ikke være større enn den serielle Pratt & Whitney F135 - ikke mer enn 5,6 m i lengde og mindre enn 1,2 m i diameter. Samtidig bør allsidighet og høy ytelse sikres.
Avhengig av driftsmodus vil et slikt SABER -alternativ kunne fly med hastigheter opp til M = 25. Den maksimale skyvekraften i "luft" -modus vil nå 350 kN, i rakettmodus - 500 kN. Den viktigste positive egenskapen vil være muligheten til å løse alle problemer ved hjelp av en enkelt motor.
Driftsmåter
SABER -motoren kan brukes på kjøretøyer i forskjellige klasser, først og fremst på romfartøyer. Tilstedeværelsen av flere driftsmåter vil gi mulighet for horisontal start og landing, flyging i atmosfæren og inn i bane.
Start og flyging i atmosfæren bør utføres ved å bruke den første modusen for motordrift. I dette tilfellet er luftinntaket åpent, og "kjernen" leverer trykkluft til forbrenningskammeret. Etter akselerasjon til høye supersoniske hastigheter, er forbrenningskammeret med direkte strøm slått på. Bruken av to kretser, ifølge beregninger, gir en flyhastighet på opptil M = 5, 4.
For ytterligere akselerasjon brukes den tredje modusen. På den lukkes luftinntaket, og flytende oksygen tilføres hovedbrennkammeret. Faktisk, i denne konfigurasjonen, blir SABER et skinn av en tradisjonell rakettmotor. Denne modusen gir maksimal flyytelse.
applikasjoner
Så langt eksisterer hybridmotoren fra REL bare i form av dokumentasjon og individuelle enheter, men bruksområdene er allerede bestemt. Slike kraftverk bør være av interesse i sammenheng med den videre utviklingen av luftfart og astronautikk, inkl. i krysset mellom disse to retningene.
SABER eller et lignende produkt vil være nyttig for å lage lovende hypersoniske atmosfæriske fly til forskjellige formål. Med bruk av slike teknologier er det mulig å lage transport-, passasjer- eller militærfly.
Det fulle potensialet til en hybridmotor kan slippes løs med et romfartsfly. I dette tilfellet vil SABER sørge for horisontal start og landing, samt en utgang til de nødvendige høyder, etterfulgt av akselerasjon og flyging i bane. Et romfly med hybridmotorer bør ha viktige fordeler som gjør det lettere å betjene.
SABER -utviklingen kan implementeres som separate komponenter. REL mener for eksempel at det utviklede kjølesystemet til den innkommende luften kan brukes i moderniseringen av eksisterende eller i utviklingen av lovende turbojetmotorer. De mest interessante resultatene fra dette kan oppnås innen høyhastighets luftfart.
I kjernen tilbyr SABER-prosjektet et sett med viktige teknologier for å bygge en hybrid flermodusmotor. På grunnlag av dem kan du lage et ekte produkt av de nødvendige dimensjonene med de spesifiserte egenskapene. For de første testene lages et mellomstort, høytytende SABER. Hvis det er interesse fra kunder, kan det vises nye modifikasjoner som oppfyller spesifikke krav.
Praktisk praksis
De første studiene og testene innenfor rammen av SABER -prosjektet fant sted i begynnelsen av tidelene og var ment å finne optimale designløsninger. Til dags dato har REL fullført designet og har startet prosessen med å teste individuelle komponenter i hybridmotoren.
For noen uker siden kunngjorde utviklingsselskapet at det gjennomførte benketester av luftkjølesystemet. Under testen nådde lufthastigheten ved innløpet til enheten M = 5, temperaturen - 1000 ° C. Det er rapportert at prototypen vellykket taklet oppgavene og ga en kraftig og rask nedgang i fremløpstemperaturen. Imidlertid ble ingen spesifikke tall navngitt.
Tidligere rapporterte kontroller av andre motorkomponenter. Fullføringen av alle disse aktivitetene gjør at REL kan gå videre til montering av en fullverdig prototypemotor. Utseendet er forventet i 2020-21. Samtidig vil det bli gjennomført benketester, i henhold til resultatene som det vil være mulig å bestemme de reelle utviklingsutsikter.
Reaction Engines Limited setter stor pris på det nye prosjektet og tror at det har en stor fremtid. Hvor objektive slike vurderinger er og om de samsvarer med virkeligheten er ikke helt klart. Svaret på slike spørsmål kan bare gis om noen få år, etter at alle nødvendige tiltak er fullført og opprettelsen av et ekte fly med SABER -motorer.
