Kerajaan UK telah mengumumkan bahawa ia bersedia melabur 60 juta pound (hampir 3 bilion rubel) dalam projek syarikat swasta Reaction Engines. Jurutera syarikat berharap dapat membina model kerja enjin jet komersial baru. Mesin tersebut akan diberi nama Saber, singkatan dari Synergetic Air-Breathing Rocket Engine. Pada masa ini, ujian makmal prototaip enjin baru telah berjaya diselesaikan, yang menjadi insentif tambahan bagi negeri untuk melabur dalam projek ini.
Pesawat berdasarkan mesin Saber dapat mencapai stratosfera hanya dalam 15 minit, dan menempuh jarak, misalnya, dari Australia ke Amerika Syarikat hanya dalam 4 jam. Kelajuan pesawat seperti itu akan melebihi kelajuan suara dengan faktor 5 sekaligus. Pada masa ini, Reaction Engines merancang untuk melengkapkan pesawat Skylon mereka yang terkenal dengan mesin baru, yang berpotensi mempercepat hingga 5635 km / jam. Menurut wakil syarikat Britain, Skylon mempunyai setiap peluang untuk menjadi "kapal angkasa" sebenar dan terbang di orbit bumi rendah.
Enjin tradisional, yang digunakan dalam penerbangan hari ini, memerlukan pengangkutan tangki khas yang diisi dengan oksigen cair jika pesawat mencapai kelajuan lebih dari 3000 km / jam dalam penerbangan. Pesawat semacam itu tidak dapat "menghirup" udara biasa, kerana ia akan memanaskan hingga suhu yang sangat tinggi. Pada masa yang sama, mesin Saber membenarkan penggunaan udara dan bukannya oksigen cair: ia dilengkapi dengan sistem tiub yang dipenuhi helium. Semasa udara melalui tiub ini, helium menyejukkannya dan oksigen dari suhu yang diperlukan (-150 darjah Celsius dan bukannya 1000 darjah asal) dihantar terus ke mesin.
Dibangunkan oleh Reaction Engines, mesin Saber mampu beroperasi dalam 2 mod: sebagai mesin jet dan sebagai mesin roket. Menurut perwakilan syarikat, penggunaan enjin ini pada pesawat Skylon akan memungkinkannya menjadi kelajuan suara 5 kali ganda di atmosfer Bumi dan 25 kali di luar angkasa. Elemen utama enjin ini, yang membolehkannya berfungsi dengan berkesan di atmosfera, adalah pendingin udara, di mana udara luar yang masuk dengan suhu sekitar 1000 darjah disejukkan ke suhu -150 darjah hanya dalam seperseratus kedua.
Setelah Skylon memasuki ruang, ia dapat dimasukkan ke dalam apa yang disebut "mod ruang". Dalam kes ini, pesawat akan dapat berada di orbit bumi rendah selama 36 jam. Kali ini lebih dari cukup, misalnya, untuk melancarkan satelit. Lebih-lebih lagi, ia akan menjadi teknologi yang sangat menguntungkan. Menurut Alan Bond, yang merupakan pengasas syarikat itu, jumlah yang diperlukan untuk melancarkan satelit dan misi serupa yang lain dapat segera dikurangkan sebanyak 95% jika pengeluaran komersial mesin Sabre dibuat.
Sebagai tambahan, kapal angkasa baru yang dibangun di atas mesin jet udara dapat menjadi prospek yang sangat baik di pasar pelancongan angkasa. Dalam kes ini, syarikat British Reaction Engines boleh menjadi pesaing yang sangat kuat untuk Virgin Galactic, yang menjadi milik Richard Branson. Kini jutawan itu menjemput semua orang untuk melihat planet kita melalui tingkap dengan harga hanya 121 ribu pound (hampir 6 juta rubel). Wakil syarikat Reaction Engines mengatakan bahawa penerbangan dengan kapal angkasa Skylon mereka akan menelan belanja pelancong luar angkasa dengan ketara, namun mereka belum mengatakan berapa harganya. Maklumat lebih terperinci mengenai rancangan pemerintah UK mengenai pembiayaan untuk projek bercita-cita tinggi ini akan diketahui apabila Persidangan Angkasa Inggeris khas diadakan di Glasgow.
Sejarah penampilan
Idea untuk merancang mesin pra-pendingin pertama kali datang ke Robert Carmichael pada tahun 1955. Idea ini diikuti oleh idea enjin udara cecair (LACE), yang pada awalnya dikembangkan oleh Marquardt dan General Dynamics pada tahun 60-an abad yang lalu, sebagai sebahagian daripada kerja Angkatan Udara AS pada projek Aerospaceplane.
Walau bagaimanapun, kerja untuk projek enjin Sabre baru bermula pada tahun 1989, dan tahun ini Reaction Engines Limited dibentuk. Pakar syarikat terus mengerjakan projek itu, mengembangkan idea yang dikemukakan sebelumnya. Hasilnya, penciptaan mesin hibrid Saber mengambil masa 22 tahun dari pasukan penyelidik yang terdiri daripada 30 orang. Hasil usaha mereka adalah pembinaan mesin tiruan, yang dipasang di pesawat Skylon, yang dipamerkan di Farnborough Air Show.
Ujian terbaru yang dilakukan oleh Reaction Engines telah menumpukan pada teknologi penyejukan udara. Pada masa ini, pakar syarikat ini, yang mempunyai teknologi yang dapat digunakan, sedang mengembangkan prototaip sistem penyejukan. Spesimen ini harus relatif ringan dan juga menunjukkan kestabilan aerodinamik, kekuatan mekanikal yang tinggi, dan ketahanan terhadap getaran yang kuat. Menurut rancangan syarikat, ujian prototaip pendingin akan bermula pada bulan Ogos 2012.
Menjelang November 2012, Reaction Engines telah menyelesaikan ujian peralatan di bawah projek "Heat Exchanger Technology Critical for Air / Liquid Oxygen Powered Hybrid Rocket Engine". Ini adalah tahap yang sangat penting dalam proses membuat enjin hibrid, yang membuktikan kepada semua pelabur yang berpotensi dalam projek itu kelayakan teknologi yang disajikan. Enjin Saber didasarkan pada penukar haba yang mampu menyejukkan udara masuk hingga -150 ° C (-238 ° F). Dalam proses operasi, udara yang disejukkan dicampurkan dengan hidrogen cair, setelah itu, dengan pembakaran, ia memberikan daya tuju yang diperlukan untuk penerbangan atmosfera, sebelum beralih ke oksigen cair dari tangki, ketika terbang di luar atmosfer bumi. Ujian yang berjaya dari teknologi yang agak kritikal ini telah membuktikan dalam praktiknya bahawa penukar haba dapat memenuhi keperluan enjin hibrid untuk mendapatkan jumlah oksigen yang diperlukan dari atmosfera untuk berfungsi dengan kecekapan tinggi dalam keadaan penerbangan ketinggian rendah.
Pada Pameran Udara Farnborough 2012, David Willets, Setiausaha Negara Universiti dan Sains UK, memuji perkembangan itu. Secara khusus, menteri mengatakan bahawa enjin hibrid ini dapat memberi kesan yang paling nyata terhadap keadaan permainan yang terbentuk hari ini dalam industri angkasa. Ujian yang berjaya dari sistem pendinginan mesin mengesahkan penghargaan tinggi terhadap konsep yang dicadangkan, yang dibuat oleh Badan Angkasa Inggeris pada tahun 2010. Menteri itu juga memperhatikan fakta bahawa jika suatu hari mereka berjaya menerapkan teknologi ini untuk mengatur penerbangan komersial mereka sendiri, maka ini pasti akan menjadi acara hebat dalam skala besar.
David Willets juga menyatakan hakikat bahawa ada kemungkinan Agensi Angkasa Eropah akan bersetuju untuk membiayai projek Skylon. Atas sebab ini, Britain mesti bersedia untuk fakta bahawa ia harus berurusan dengan pembinaan kapal angkasa, sebahagian besarnya dengan dana sendiri.
Persembahan
Nisbah tujahan-ke-berat reka bentuk enjin hibrid Saber dijangka melebihi 14 unit. Perlu diperhatikan bahawa nisbah tujahan-ke-berat enjin jet biasa berada dalam 5 unit, dan hanya 2 unit untuk mesin ramjet supersonik. Tahap prestasi tinggi ini telah dicapai melalui penggunaan udara super sejuk, yang menjadi sangat padat dan memerlukan lebih sedikit pemampatan, dan yang lebih penting lagi, kerana suhu operasi yang rendah, mungkin menggunakan aloi ringan yang mencukupi untuk kebanyakan mesin hibrid reka bentuk.
Mesin mempunyai dorongan khusus yang tinggi di atmosfer, yang mencapai 3500 saat. Sebagai perbandingan, enjin roket biasa mempunyai dorongan tertentu, yang terbaik sekitar 450 saat, dan bahkan mesin roket nuklear "termal", yang dianggap menjanjikan, berjanji akan mencapai magnitud hanya 900 saat.
Kombinasi jisim enjin rendah dan kecekapan bahan bakar tinggi memberikan pesawat Skylon yang menjanjikan kemampuan untuk mencapai orbit dalam mod satu tahap, sementara mesin beroperasi sebagai mesin jet udara hingga kecepatan M = 5, 14 dan ketinggian sejauh 28.5 km. Pada masa yang sama, kenderaan aeroangkasa mampu mencapai orbit dengan muatan yang sangat besar berbanding dengan berat lepas landas pesawat itu sendiri. Itu sebelum ini tidak dapat dicapai oleh mana-mana pesawat konvensional.
Kelebihan enjin
Tidak seperti sepupu roket tradisionalnya, dan seperti enjin jet jenis lain, enjin jet hibrid Britain yang baru dapat menggunakan udara untuk membakar bahan bakar, yang dapat mengurangkan berat propelan yang diperlukan, sambil meningkatkan berat muatan. Enjin ramjet (mesin ramjet) dan mesin ramjet hipersonik (mesin scramjet) mesti menghabiskan banyak masa di atmosfera yang lebih rendah untuk mengembangkan kelajuan yang cukup untuk memasuki orbit, yang pada gilirannya memunculkan masalah pemanasan sengit enjin pada kelajuan hipersonik, serta kemungkinan kerugian kerana kerumitan perlindungan terma dan berat badan yang ketara.
Pada masa yang sama, enjin jet hibrid seperti Saber hanya perlu mencapai kelajuan hipersonik rendah (perlu diingat bahawa hipersonik adalah segalanya setelah M = 5) di lapisan bawah atmosfer Bumi, sebelum beralih ke kitaran tertutup dan melakukan pendakian curam dari pecutan dalam mod roket.
Tidak seperti enjin ramjet tradisional atau scramjet, enjin British Saber baru mampu memberikan daya tuju tinggi dari kelajuan sifar hingga M = 5, 14 termasuk, di seluruh julat ketinggian, dengan kecekapan yang sangat baik di seluruh julat ketinggian. Di samping itu, kemampuan untuk menghasilkan tujahan walaupun pada kelajuan sifar menunjukkan kemungkinan untuk menguji enjin hibrid di permukaan tanah, yang secara signifikan dapat mengurangkan biaya pengembangan.
Diandaikan ciri enjin Sabre:
Teras di permukaan laut - 1960 kN
Teras kekosongan - 2940 kN
Nisbah tujahan ke berat - kira-kira 14 (di atmosfera)
Dorongan khusus dalam vakum - 460 saat.
Dorongan khusus di permukaan laut - 3600 saat.
