Per pastaruosius kelerius metus Didžiosios Britanijos bendrovė „Reaction Engines Limited“(REL), bendradarbiaudama su kitomis organizacijomis, vystė projektą „SABER“(„Synergetic Air Breathing Rocket Engine“). Šio projekto tikslas yra sukurti iš esmės naują hibridinį variklį, galintį naudoti atmosferos orą ir skystą oksidatorių. Iki šiol projektas parodė tam tikrą sėkmę.
Projekto plėtra
„REL SABER“variklio koncepcija paremta devintajame dešimtmetyje išdėstytomis ir iš dalies patikrintomis idėjomis. Tuo metu britų specialistai kūrė erdvėlaivį HOTOL, kuriam buvo pasiūlytas LACE tipo hibridinis variklis. Šis projektas negalėjo būti įgyvendintas, tačiau jo pasiūlymai buvo panaudoti naujiems pokyčiams.
Dabartinės formos SABER dizainas buvo pradėtas kurti praėjusių dešimtmečių sandūroje. Buvo atlikti kai kurie tyrimai, siekiant suformuoti bendrą hibridinio variklio išvaizdą ir nustatyti jo kūrimo kelią. Ateityje REL sugebėjo sudominti potencialius klientus ir gauti paramą, o tai pagreitino darbą.
Iki šiol REL baigė didžiąją projektinės dokumentacijos dalį ir pradėjo bandyti atskirus variklio komponentus. Produktams išbandyti naudojamos dvi vidaus bandymų patalpos JK ir JAV.
Kai kurie komponentai ir koncepcijos buvo išbandyti praktikoje ir įrodė savo galimybes. Artimiausiu metu turėtų pasirodyti visavertis hibridinio variklio prototipas, įskaitant visus išbandytus komponentus. Jo bandymai stendo sąlygomis prasidės 2020–21 m. Variklio, tinkamo montuoti tikruose orlaiviuose, atsiradimo laikas lieka nežinomas. Tai tikriausiai neįvyks iki antrojo dešimtmečio antrosios pusės.
Hibridinis dizainas
„SABER“gaminys turi veikti atmosferoje ir iš jos, sukurdamas reikiamą trauką ir pagreitindamas greitį. Tokie reikalavimai lėmė, kad reikia specialaus dizaino su specifinėmis savybėmis. Jame yra elementų, būdingų turboreaktyviniams, raketiniams ir skystuosius raketinius variklius. Jų naudojimas skirtingais deriniais leidžia turėti kelis veikimo režimus skirtingiems skrydžio etapams.
SABER variklyje yra keli pagrindiniai komponentai, sumontuoti viename korpuse. Galinė gaminio dalis yra po priekine oro įleidimo anga su centriniu korpusu. Pastarasis yra pagamintas kūginio apvalkalo pavidalu ir gali būti perkeltas išilgai variklio ašies, kad būtų pakeistas oro tiekimas į sistemą. Kai kuriais režimais oro tiekimas yra visiškai išjungtas.
Įeinančio oro aušinimo sistema yra tiesiai už įsiurbimo angos. Skaičiuojama, kad skrendant dideliu greičiu oro įleidimo anga turėtų sušilti iki 1000 ° C ar aukštesnės temperatūros. Specialus aušintuvas su keliais tūkstančiais plonų vamzdelių, pripildytų skysto helio, turėtų sumažinti oro temperatūrą iki neigiamos vertės per sekundės dalį. Įrengta apsaugos nuo apledėjimo sistema.
Centrinę variklio dalį užima vadinamosios. šerdis yra specialus kompresorius, skirtas įeinančiam orui suspausti prieš jį siunčiant į degimo kamerą. Šiuo požiūriu SABER yra panašus į tradicinius turboreaktyvinius variklius, tačiau jam trūksta turbinos už degimo kameros ir kai kurių kitų elementų. Kompresorius yra varomas turbinos, kuri paima energiją iš oro aušinimo sistemos.
SABER sudėties degimo kamera yra panaši į skystojo kuro raketų variklių agregatus. Turbo siurblio pagalba siūloma tiekti degalus ir oksidatorių - dujinį orą arba skystą deguonį, priklausomai nuo darbo režimo. Abiem režimais kaip kuras naudojamas suskystintas vandenilis.
Aplink pagrindinę degimo kamerą yra antra kamera, panaši į raketinį variklį. Jis skirtas dirbti tam tikrais režimais ir padidinti bendrą variklio trauką. Kaip ir pagrindinė degimo kamera, pagalbinė degimo kamera veikia vandeniliu.
Dabar SABER projekto tikslas yra sukurti hibridinį variklį, kurio našumas būtų ribotas ir ribotas. Gatavas produktas neturėtų būti didesnis už serijinį „Pratt & Whitney F135“- ne ilgesnis kaip 5,6 m ir mažesnis nei 1,2 m. Tuo pačiu metu turėtų būti užtikrintas universalumas ir didelis našumas.
Priklausomai nuo darbo režimo, tokia SABER parinktis galės skristi iki M = 25 greičiu. Didžiausia trauka „oro“režimu sieks 350 kN, raketų režimu - 500 kN. Pagrindinė teigiama savybė bus galimybė išspręsti visas problemas naudojant vieną variklį.
Veikimo režimai
SABER variklis gali būti naudojamas įvairių klasių transporto priemonėse, visų pirma orlaiviuose. Kelių veikimo režimų buvimas suteiks galimybę horizontaliai pakilti ir nusileisti, skristi atmosferoje ir patekti į orbitą.
Kilimas ir skrydis atmosferoje turėtų būti atliekami naudojant pirmąjį variklio veikimo režimą. Šiuo atveju oro įleidimo anga yra atvira, o „šerdis“tiekia suslėgtą orą į degimo kamerą. Paspartinus greitį iki didelio viršgarsinio greičio, įjungiama tiesioginio srauto degimo kamera. Naudojant dvi grandines, pagal skaičiavimus, skrydžio greitis yra iki M = 5, 4.
Tolesniam pagreičiui naudojamas trečiasis režimas. Ant jo oro įleidimo anga uždaryta, o į pagrindinę degimo kamerą tiekiamas skystas deguonis. Tiesą sakant, šioje konfigūracijoje SABER tampa tradicinio raketinio variklio panašumu. Šis režimas užtikrina maksimalų skrydžio našumą.
Programos
Kol kas hibridinis variklis iš REL egzistuoja tik kaip dokumentacija ir atskiri agregatai, tačiau jo taikymo sritys jau yra nustatytos. Tokios jėgainės turėtų sudominti tolesnę aviacijos ir astronautikos plėtrą, įskaitant šių dviejų krypčių sandūroje.
SABER ar panašus produktas bus naudingas kuriant perspektyvius hipergarsinius atmosferos orlaivius įvairiems tikslams. Naudojant tokias technologijas, galima sukurti transporto, keleivinius ar karinius orlaivius.
Visas hibridinio variklio galimybes galima išlaisvinti aviacijos ir kosmoso lėktuvu. Tokiu atveju SABER užtikrins horizontalų kilimą ir tūpimą, taip pat išėjimą į reikiamą aukštį, o paskui pagreitį ir skrydį į orbitą. Erdvėlaivis su hibridiniais varikliais turėtų turėti svarbių pranašumų, palengvinančių jo valdymą.
SABER plėtra gali būti įgyvendinama kaip atskiri komponentai. Pavyzdžiui, REL mano, kad sukurta įeinančio oro aušinimo sistema gali būti naudojama modernizuojant esamus arba kuriant perspektyvius turboreaktyvinius variklius. Įdomiausių rezultatų galima gauti greitosios aviacijos srityje.
SABER projektas savo esme siūlo pagrindinių technologijų rinkinį hibridiniam kelių režimų varikliui sukurti. Jų pagrindu galite sukurti tikrą reikalingų matmenų produktą su nurodytomis charakteristikomis. Pirmiesiems bandymams sukuriamas vidutinio dydžio, didelio našumo SABER. Jei susidomės klientai, gali atsirasti naujų modifikacijų, atitinkančių konkrečius reikalavimus.
Praktinė praktika
Pirmieji SABER projekto tyrimai ir bandymai buvo atlikti dešimtoje dešimtmetyje ir buvo skirti optimaliems dizaino sprendimams rasti. Iki šiol REL baigė projektavimą ir pradėjo atskirų hibridinio variklio komponentų bandymo procesą.
Prieš kelias savaites plėtros bendrovė paskelbė, kad atlieka oro aušinimo sistemos bandymus su stendu. Bandymo metu oro greitis prietaiso įleidimo angoje pasiekė M = 5, temperatūra - 1000 ° C. Pranešama, kad prototipas sėkmingai susidorojo su savo užduotimis ir smarkiai bei greitai sumažino srauto temperatūrą. Tačiau konkretūs skaičiai nebuvo įvardyti.
Anksčiau pateikti kitų variklio komponentų patikrinimai. Užbaigus visą šią veiklą, REL galima pereiti prie visaverčio variklio prototipo surinkimo. Jo pasirodymas numatomas 2020–21 m. Tuo pačiu metu bus atliekami bandymai suole, pagal kurių rezultatus bus galima nustatyti realias plėtros perspektyvas.
„Reaction Engines Limited“labai vertina savo naują projektą ir mano, kad jis turi didelę ateitį. Kiek tokie vertinimai yra objektyvūs ir ar jie atitinka tikrovę, nėra visiškai aišku. Atsakymas į tokius klausimus gali būti pateiktas tik po kelerių metų, atlikus visas būtinas priemones ir sukūrus tikrą orlaivį su SABER varikliais.
