Sejak beberapa tahun kebelakangan ini, syarikat Britain Reaction Engines Limited (REL), dengan kerjasama organisasi lain, telah mengembangkan projek SABER (Synergetic Air Breathing Rocket Engine). Matlamat projek ini adalah untuk mencipta enjin hibrid asas yang mampu menggunakan udara atmosfera dan pengoksidaan cecair. Sehingga kini, projek ini menunjukkan kejayaan.
Pembangunan projek
Konsep enjin REL SABER didasarkan pada idea yang dikemukakan dan diuji sebahagiannya pada tahun lapan puluhan. Pada masa itu, pakar Inggeris sedang mengembangkan pesawat ruang angkasa HOTOL, yang mana mesin hibrid jenis LACE dicadangkan. Projek itu tidak dapat dilaksanakan, tetapi proposalnya digunakan dalam pengembangan baru.
Reka bentuk SABER dalam bentuknya sekarang bermula pada akhir dekad yang lalu. Beberapa kajian telah dilakukan untuk membentuk keseluruhan penampilan enjin hibrid dan menentukan jalan pengembangannya. Di masa depan, REL dapat menarik minat calon pelanggan dan mendapatkan sokongan, yang mempercepat pekerjaan.
Sekarang, REL telah menyelesaikan sebahagian besar dokumentasi reka bentuk dan mula menguji komponen enjin individu. Dua kemudahan ujian dalaman di UK dan AS digunakan untuk menguji produk.
Sebilangan komponen dan konsep telah diuji dalam praktiknya dan telah membuktikan potensinya. Dalam masa terdekat, prototaip enjin hibrid lengkap mesti ada, termasuk semua komponen yang diuji. Pengujiannya dalam keadaan berdiri akan bermula pada tahun 2020-21. Masa penampilan enjin yang sesuai untuk pemasangan di pesawat sebenar masih belum diketahui. Ini mungkin tidak akan berlaku sehingga separuh kedua dua puluhan.
Reka bentuk hibrid
Produk SABER mesti beroperasi di atmosfera dan di luarnya, mengembangkan daya tuju yang diperlukan dan memberikan percepatan hingga kelajuan tinggi. Keperluan sedemikian telah menyebabkan perlunya reka bentuk khas dengan ciri khas. Ia mengandungi elemen ciri enjin roket turbojet, ramjet dan cecair. Penggunaannya dalam kombinasi yang berbeza memungkinkan untuk memiliki beberapa modus operasi untuk berbagai tahap penerbangan.
Enjin SABER mengandungi beberapa komponen utama yang diletakkan dalam satu perumahan. Bahagian kepala produk diberikan di bawah pengambilan udara frontal dengan badan pusat. Yang terakhir dibuat dalam bentuk fairing kon dan dapat dipindahkan di sepanjang paksi mesin untuk mengubah bekalan udara ke sistem. Dalam beberapa mod, bekalan udara dimatikan sepenuhnya.
Sistem penyejukan untuk udara masuk diletakkan tepat di belakang pengambilan. Dikira bahawa ketika terbang dengan kelajuan tinggi, saluran masuk udara harus memanaskan hingga suhu 1000 ° C atau lebih tinggi. Pra-penyejuk khas dengan beberapa ribu tiub nipis yang diisi dengan helium cair akan mengurangkan suhu udara ke nilai negatif dalam sepersekian saat. Sistem anti-ais disediakan.
Bahagian tengah mesin dihuni oleh apa yang disebut. inti adalah pemampat khas yang direka untuk memampatkan udara masuk sebelum dihantar ke ruang pembakaran. Dalam hal ini, SABER serupa dengan enjin turbojet tradisional, tetapi kekurangan turbin di belakang ruang pembakaran dan beberapa elemen lain. Pemampat digerakkan oleh turbin yang mengambil tenaga dari sistem penyejukan udara.
Ruang pembakaran dari komposisi SABER serupa dengan pemasangan enjin roket pendorong cecair. Dengan bantuan turbo pump, dicadangkan untuk membekalkan bahan bakar dan pengoksidaan - udara gas atau oksigen cair, bergantung pada modus operasi. Dalam kedua mod, hidrogen cair digunakan sebagai bahan bakar.
Di sekitar ruang pembakaran utama terdapat ruang kedua yang serupa dengan mesin ramjet. Ia direka untuk berfungsi dalam mod tertentu dan meningkatkan daya tuju enjin keseluruhan. Seperti ruang pembakaran utama, ruang pembakaran sekali pakai berfungsi menggunakan hidrogen.
Kini matlamat projek SABER adalah untuk membangunkan enjin hibrid dengan prestasi yang cukup tinggi dan dimensi terhad. Produk siap tidak boleh lebih besar daripada siri Pratt & Whitney F135 - panjangnya tidak lebih dari 5,6 m dan diameter kurang dari 1.2 m. Pada masa yang sama, fleksibiliti dan prestasi tinggi harus dipastikan.
Bergantung pada mod operasi, pilihan SABER seperti itu akan dapat terbang dengan kecepatan hingga M = 25. Dorongan maksimum dalam mod "udara" akan mencapai 350 kN, dalam mod roket - 500 kN. Ciri positif utama ialah kemampuan menyelesaikan semua masalah menggunakan satu mesin.
Kaedah operasi
Enjin SABER boleh digunakan pada kenderaan dari pelbagai kelas, terutamanya pada kenderaan aeroangkasa. Kehadiran beberapa modus operasi akan memberikan kemungkinan lepas landas dan mendarat mendatar, penerbangan di atmosfera dan masuk ke orbit.
Lepas landas dan penerbangan di atmosfera harus dilakukan menggunakan mod operasi mesin yang pertama. Dalam kes ini, pengambilan udara terbuka, dan "teras" membekalkan udara termampat ke ruang pembakaran. Setelah pecutan ke kelajuan supersonik yang tinggi, ruang pembakaran aliran langsung dihidupkan. Penggunaan dua litar, menurut perhitungan, memberikan kelajuan penerbangan hingga M = 5, 4.
Untuk pecutan lebih lanjut, mod ketiga digunakan. Di atasnya, pengambilan udara ditutup, dan oksigen cair dibekalkan ke ruang pembakaran utama. Sebenarnya, dalam konfigurasi ini, SABER menjadi serupa dengan mesin roket tradisional. Mod ini memberikan prestasi penerbangan maksimum.
Permohonan
Sejauh ini, enjin hibrid dari REL hanya ada dalam bentuk dokumentasi dan unit individu, tetapi bidang aplikasinya sudah ditentukan. Pembangkit tenaga elektrik semacam itu semestinya menarik dalam konteks pengembangan penerbangan dan astronautik, termasuk. di persimpangan dua arah ini.
SABER atau produk serupa akan berguna dalam pembuatan pesawat atmosfera hipersonik yang menjanjikan untuk pelbagai tujuan. Dengan penggunaan teknologi seperti itu, adalah mungkin untuk membuat pesawat pengangkutan, penumpang atau tentera.
Potensi penuh enjin hibrid dapat dilancarkan dengan pesawat aeroangkasa. Dalam hal ini, SABER akan memberikan lepas landas dan mendarat mendatar, serta jalan keluar ke ketinggian yang diperlukan, diikuti dengan percepatan dan penerbangan ke orbit. Pesawat ruang angkasa dengan enjin hibrid semestinya mempunyai kelebihan penting yang memudahkan pengoperasiannya.
Perkembangan SABER dapat dilaksanakan sebagai komponen yang terpisah. Sebagai contoh, REL percaya bahawa sistem penyejukan udara masuk yang dikembangkan dapat digunakan dalam pemodenan yang ada atau dalam pengembangan mesin turbojet yang menjanjikan. Hasil yang paling menarik dari ini dapat diperoleh dalam bidang penerbangan berkelajuan tinggi.
Pada dasarnya, Projek SABER menawarkan sekumpulan teknologi utama untuk membina enjin pelbagai mod hibrid. Berdasarkan asasnya, anda boleh membuat produk sebenar dengan dimensi yang diperlukan dengan ciri yang ditentukan. Untuk ujian pertama, SABER berprestasi tinggi bersaiz sederhana dibuat. Sekiranya terdapat minat dari pelanggan, pengubahsuaian baru mungkin muncul yang memenuhi syarat khusus.
Amalan praktikal
Kajian dan ujian pertama dalam kerangka projek SABER berlangsung pada awal sepersepuluh dan bertujuan untuk mencari penyelesaian reka bentuk yang optimum. Sehingga kini, REL telah menyelesaikan reka bentuk dan telah memulakan proses menguji komponen individu enjin hibrid.
Beberapa minggu yang lalu, syarikat pembangunan itu mengumumkan bahawa ia menjalankan ujian bangku sistem penyejukan udara. Semasa ujian, halaju udara di saluran masuk ke peranti mencapai M = 5, suhu - 1000 ° C. Dilaporkan bahawa prototaip berjaya mengatasi tugasnya dan memberikan penurunan suhu aliran yang tajam dan cepat. Walau bagaimanapun, tidak ada nombor tertentu yang dinamakan.
Pemeriksaan sebelumnya mengenai komponen enjin lain dilaporkan. Penyelesaian semua aktiviti ini membolehkan REL beralih ke pemasangan enjin prototaip penuh. Penampilannya dijangka pada tahun 2020-21. Pada masa yang sama, ujian bangku akan diadakan, sesuai dengan hasil yang memungkinkan untuk menentukan prospek pembangunan yang sebenarnya.
Reaction Engines Limited sangat menghargai projek barunya dan percaya bahawa ia mempunyai masa depan yang hebat. Seberapa objektif penilaian tersebut dan sama ada penilaian itu sesuai dengan kenyataan tidak sepenuhnya jelas. Jawapan untuk soalan tersebut hanya dapat diberikan dalam beberapa tahun, setelah menyelesaikan semua langkah yang diperlukan dan pembuatan pesawat sebenar dengan mesin SABER.
