Die Britse maatskappy Reaction Engines Limited (REL) het die afgelope paar jaar in samewerking met ander organisasies die SABER -projek (Synergetic Air Breathing Rocket Engine) ontwikkel. Die doel van hierdie projek is om 'n fundamenteel nuwe hibriede enjin te skep wat atmosferiese lug en 'n vloeibare oksideermiddel kan gebruik. Tot dusver het die projek 'n mate van sukses getoon.
Projekontwikkeling
Die konsep van die REL SABER -enjin is gebaseer op idees wat in die tagtigerjare neergelê en gedeeltelik getoets is. In daardie tyd het Britse spesialiste die HOTOL -ruimtevliegtuig ontwikkel, waarvoor 'n hibriede enjin van die LACE -tipe voorgestel is. Die projek kon nie geïmplementeer word nie, maar sy voorstelle is in nuwe ontwikkelings gebruik.
Die ontwerp van die SABER in sy huidige vorm het aan die begin van die afgelope dekades begin. 'N Paar studies is uitgevoer om die algehele voorkoms van die hibriede enjin te bepaal en die pad van sy ontwikkeling te bepaal. In die toekoms kon REL potensiële kliënte interesseer en ondersteuning kry, wat die werk versnel het.
Tans het REL die grootste deel van die ontwerpdokumentasie voltooi en begin om individuele enjinkomponente te toets. Twee interne toetsfasiliteite in die Verenigde Koninkryk en die VSA word gebruik om produkte te toets.
Sommige van die komponente en konsepte is in die praktyk getoets en het hul potensiaal bewys. In die nabye toekoms behoort 'n volwaardige prototipe van 'n hibriede enjin beskikbaar te wees, insluitend alle getoetste komponente. Die toets daarvan onder die omstandighede van die stand begin in 2020-21. Die tydsberekening van die voorkoms van 'n enjin wat geskik is vir installasie op regte vliegtuie, is nog onbekend. Dit sal waarskynlik eers in die tweede helfte van die twintigerjare gebeur.
Hibriede ontwerp
Die SABER -produk moet in die atmosfeer en daarbuite werk, die nodige dryfkrag ontwikkel en versnelling tot hoë snelhede bied. Sulke vereistes het daartoe gelei dat 'n spesiale ontwerp met spesifieke funksies nodig is. Dit bevat elemente wat kenmerkend is van turbo-, ramjet- en vloeistofdryfraketmotors. Hulle gebruik in verskillende kombinasies maak dit moontlik om verskillende maniere te gebruik vir verskillende vlakke van vlug.
Die SABER -enjin bevat verskeie hoofkomponente wat in 'n enkele behuising gehuisves word. Die kopgedeelte van die produk word onder die voorste luginlaat gegee met 'n sentrale liggaam. Laasgenoemde is gemaak in die vorm van 'n koniese kuip en kan langs die as van die enjin beweeg word om die luchttoevoer na die stelsel te verander. In sommige modusse is die lugtoevoer heeltemal afgeskakel.
'N Koelstelsel vir die inkomende lug word direk agter die inlaat geplaas. Daar word bereken dat wanneer die lug teen hoë snelhede vlieg, die luginlaat tot 'n temperatuur van 1000 ° C of hoër moet opwarm. 'N Spesiale voorverkoeler met etlike duisende dun buise gevul met vloeibare helium behoort die lugtemperatuur binne 'n breukdeel van 'n sekonde tot negatiewe waardes te verlaag. 'N Anti-versierselstelsel word voorsien.
Die sentrale deel van die enjin word deur die sg. die kern is 'n spesiale kompressor wat ontwerp is om die inkomende lug saam te pers voordat dit na die verbrandingskamer gestuur word. In hierdie opsig is SABER soortgelyk aan tradisionele turbo -enjins, maar dit ontbreek die turbine agter die verbrandingskamer en 'n paar ander elemente. Die kompressor word aangedryf deur 'n turbine wat energie uit die lugverkoelingstelsel neem.
Die verbrandingskamer van die SABER -samestelling is soortgelyk aan die samestellings van vuurpyl -enjins met vloeibare dryf. Met behulp van 'n turbopomp word voorgestel om brandstof en 'n oksideermiddel te voorsien - gasvormige lug of vloeibare suurstof, afhangende van die werkingsmodus. In beide modusse word vloeibare waterstof as brandstof gebruik.
Rondom die hoofverbrandingskamer is 'n tweede kamer soortgelyk aan 'n ramjet -enjin. Dit is ontwerp om in sekere modusse te werk en die totale stuwing van die enjin te verhoog. Net soos die hoofverbrandingskamer, werk die hulp-eenmalige deurbrandingskamer op waterstof.
Nou is die doel van die SABER -projek om 'n hibriede enjin met voldoende hoë werkverrigting en beperkte afmetings te ontwikkel. Die voltooide produk moet nie groter wees as die seriële Pratt & Whitney F135 nie - hoogstens 5,6 m lank en minder as 1,2 m in deursnee. Terselfdertyd moet veelsydigheid en hoë werkverrigting verseker word.
Afhangende van die werkingsmodus, kan so 'n SABER -opsie teen M = 25 vlieg. Die maksimum stoot in die "lug" -modus sal 350 kN bereik, in die vuurpylmodus - 500 kN. Die belangrikste positiewe kenmerk is die vermoë om alle probleme met 'n enkele enjin op te los.
Werkingswyses
Die SABER -enjin kan gebruik word op voertuie van verskillende klasse, veral op lugvaartuie. Die teenwoordigheid van verskeie werkswyses bied die moontlikheid van horisontale opstyg en landing, vlug in die atmosfeer en toegang tot die baan.
Opstyg en vlug in die atmosfeer moet uitgevoer word met behulp van die eerste modus van die enjin. In hierdie geval is die luginlaat oop en die "kern" verskaf saamgeperste lug aan die verbrandingskamer. Na versnelling tot hoë supersoniese snelhede word die verbrandingskamer met direkte vloei aangeskakel. Die gebruik van twee stroombane, volgens berekeninge, bied 'n vlugsnelheid van tot M = 5,4.
Vir verdere versnelling word die derde modus gebruik. Die luginlaat word gesluit en vloeibare suurstof word aan die hoofverbrandingskamer toegedien. In hierdie konfigurasie word die SABER eintlik 'n skyn van 'n tradisionele vuurpylenjin. Hierdie modus bied maksimum vliegprestasie.
Aansoeke
Tot dusver bestaan die hibriede enjin van REL slegs in die vorm van dokumentasie en individuele eenhede, maar die toepassingsgebiede daarvan is reeds bepaal. Sulke kragsentrales behoort van belang te wees in die konteks van die verdere ontwikkeling van lugvaart en ruimtevaart, insluitend by die kruising van hierdie twee rigtings.
SABER of 'n soortgelyke produk sal nuttig wees vir die skep van belowende hipersoniese atmosferiese vliegtuie vir verskillende doeleindes. Met die gebruik van sulke tegnologieë is dit moontlik om vervoer-, passasiers- of militêre vliegtuie te skep.
Die volle potensiaal van 'n hibriede enjin kan met 'n lugvaartuig ontketen word. In hierdie geval bied SABER horisontale opstyg en landing, sowel as 'n uitgang na die vereiste hoogtes, gevolg deur versnelling en vlug in 'n wentelbaan. 'N Ruimtevliegtuig met hibriede enjins moet belangrike voordele inhou wat dit makliker maak om te bestuur.
SABER -ontwikkelings kan as afsonderlike komponente geïmplementeer word. REL glo byvoorbeeld dat die ontwikkelde verkoelingstelsel van die inkomende lug gebruik kan word in die modernisering van bestaande of in die ontwikkeling van belowende turbo -enjins. Die interessantste resultate hiervan kan verkry word op die gebied van hoëspoedlugvaart.
In sy kern bied die SABER-projek 'n stel belangrike tegnologieë vir die bou van 'n hibriede multi-mode-enjin. Op grond daarvan kan u 'n werklike produk van die vereiste afmetings met die gespesifiseerde eienskappe skep. Vir die eerste toetse word 'n mediumgrootte, hoëprestasie SABER geskep. As daar belangstelling van kliënte is, kan nuwe wysigings verskyn wat aan spesifieke vereistes voldoen.
Praktiese praktyk
Die eerste studies en toetse binne die raamwerk van die SABER -projek het in die vroeë tiendes plaasgevind en was bedoel om optimale ontwerpoplossings te vind. Tot dusver het REL die ontwerp voltooi en begin met die toets van individuele komponente van die hibriede enjin.
'N Paar weke gelede het die ontwikkelingsonderneming aangekondig dat hy banktoetse van die lugverkoelingstelsel doen. Tydens die toets het die luchtsnelheid by die inlaat van die toestel M = 5 bereik, die temperatuur - 1000 ° C. Daar word berig dat die prototipe sy take suksesvol verwerk het en 'n skerp en vinnige afname in vloeitemperatuur opgelewer het. Geen spesifieke getalle is egter genoem nie.
Voorheen gerapporteer oor kontrole van ander enjinkomponente. Deur al hierdie aktiwiteite te voltooi, kan REL voortgaan met die samestelling van 'n volwaardige prototipe enjin. Sy voorkoms word in 2020-21 verwag. Terselfdertyd word daar toetse gehou, waarvolgens die werklike ontwikkelingsvooruitsigte bepaal kan word.
Reaction Engines Limited waardeer sy nuwe projek baie en glo dat dit 'n goeie toekoms het. Hoe objektief sulke assesserings is en of dit met die werklikheid ooreenstem, is nie heeltemal duidelik nie. Die antwoord op sulke vrae kan slegs binne 'n paar jaar gegee word, nadat al die nodige maatreëls voltooi is en 'n regte vliegtuig met SABER -enjins geskep is.
