El gobierno del Reino Unido ha anunciado que está dispuesto a invertir 60 millones de libras (casi 3 mil millones de rublos) en el proyecto de la empresa privada Reaction Engines. Los ingenieros de la compañía esperan construir un modelo funcional de un nuevo motor a reacción comercial. El motor se llamará Sabre, una abreviatura de Synergetic Air-Breathing Rocket Engine. Actualmente ya se han completado con éxito las pruebas de laboratorio de los prototipos del nuevo motor, lo que se ha convertido en un incentivo adicional para que el estado invierta en este proyecto.
Un avión basado en motores Sabre podrá llegar a la estratosfera en solo 15 minutos y cubrir la distancia, por ejemplo, de Australia a Estados Unidos en solo 4 horas. La velocidad de tal avión excedería la velocidad del sonido en un factor de 5 a la vez. Actualmente, Reaction Engines planea equipar su famoso avión Skylon con un nuevo motor, que potencialmente podría acelerar a 5635 km / h. Según representantes de la compañía británica, Skylon tiene todas las posibilidades de convertirse en una verdadera "nave espacial" y volar en órbita terrestre baja.
Los motores tradicionales, que se utilizan en la aviación en la actualidad, requieren el transporte de tanques especiales llenos de oxígeno líquido si la aeronave alcanza una velocidad de más de 3000 km / h en vuelo. Estos aviones no pueden "respirar" aire ordinario, ya que se calentaría a temperaturas muy altas. Al mismo tiempo, el motor Sabre permite el uso de aire en lugar de oxígeno líquido: está equipado con todo un sistema de tubos llenos de helio. A medida que el aire pasa a través de estos tubos, el helio lo enfría y el oxígeno a la temperatura requerida (-150 grados Celsius en lugar de los 1000 grados originales) se envía directamente al motor.
Desarrollado por Reaction Engines, el motor Sabre puede funcionar en 2 modos: como motor a reacción y como motor de cohete. Según representantes de la compañía, el uso de este motor en el avión Skylon permitirá que sea 5 veces la velocidad del sonido en la atmósfera terrestre y 25 veces en el espacio exterior. El elemento clave de este motor, que le permitirá funcionar eficazmente dentro de la atmósfera, es el preenfriador, en el que el aire exterior entrante con una temperatura de unos 1000 grados se enfría a una temperatura de -150 grados en solo una centésima de una segundo.
Una vez que el Skylon entra en el espacio, se puede poner en lo que se llama "modo espacial". En este caso, la aeronave podrá permanecer en órbita terrestre baja durante 36 horas. Este tiempo es más que suficiente, por ejemplo, para lanzar un satélite. Además, será una tecnología muy rentable. Según Alan Bond, quien es el fundador de la empresa, la cantidad requerida para el lanzamiento de satélites y otras misiones similares podría reducirse inmediatamente en un 95% si se establece la producción comercial de motores Sabre.
Además, las nuevas naves espaciales construidas con motores a reacción pueden convertirse en una muy buena perspectiva en el mercado del turismo espacial. En este caso, la firma británica Reaction Engines podría convertirse en un competidor muy fuerte de Virgin Galactic, que pertenece a Richard Branson. Ahora el multimillonario invita a todos a ver nuestro planeta a través de la ventana por solo 121 mil libras (casi 6 millones de rublos). Los representantes de la compañía Reaction Engines dicen que el vuelo en su nave espacial Skylon costará a los turistas espaciales significativamente menos, sin embargo, aún no dicen cuánto. Más detalles sobre los planes del gobierno del Reino Unido con respecto a la financiación de este ambicioso proyecto se darán a conocer cuando se celebre una Conferencia espacial especial del Reino Unido en Glasgow.
Historia de aparición
La idea de diseñar un motor preenfriado se le ocurrió a Robert Carmichael en 1955. Esta idea fue seguida por la idea de un motor de aire licuado (LACE), que fue desarrollado originalmente por Marquardt y General Dynamics en los años 60 del siglo pasado, como parte del trabajo de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos en el proyecto Aerospaceplane.
Sin embargo, el trabajo en el proyecto de un nuevo motor Sabre comenzó solo en 1989, y este año se formó Reaction Engines Limited. Los especialistas de la empresa continuaron trabajando en el proyecto, desarrollando las ideas presentadas anteriormente. Como resultado, la creación del motor híbrido Sabre tomó 22 años de un equipo de investigación de 30 personas. El fruto de sus esfuerzos fue la construcción de un motor simulado, que se instaló en el avión Skylon, que se exhibió en el Salón Aeronáutico de Farnborough.
Las últimas pruebas realizadas por Reaction Engines se han centrado en tecnologías de preenfriamiento de aire. En la actualidad, los especialistas de esta empresa, con una tecnología viable en sus manos, están desarrollando un prototipo del sistema de refrigeración. Esta muestra debe ser relativamente liviana y también exhibir estabilidad aerodinámica, alta resistencia mecánica y resistencia a vibraciones fuertes. Según los planes de la empresa, las pruebas de un prototipo de enfriador debían comenzar en agosto de 2012.
En noviembre de 2012, Reaction Engines había completado las pruebas de equipos en el marco del proyecto "Tecnología de intercambiador de calor crítica para el motor de cohete híbrido propulsado por aire / oxígeno líquido". Esta fue una etapa muy importante en el proceso de creación de un motor híbrido, que demostró a todos los potenciales inversores del proyecto la viabilidad de las tecnologías presentadas. El motor Sabre se basa en un intercambiador de calor que puede enfriar el aire entrante hasta -150 ° C (-238 ° F). En el proceso de operación, el aire enfriado se mezcla con hidrógeno líquido, después de lo cual, al quemarlo, proporciona el empuje necesario para el vuelo atmosférico, antes de cambiar al oxígeno líquido de los tanques, cuando se vuela fuera de la atmósfera terrestre. Las pruebas exitosas de esta tecnología bastante crítica han confirmado en la práctica que el intercambiador de calor es capaz de satisfacer las necesidades de un motor híbrido para obtener la cantidad requerida de oxígeno de la atmósfera para funcionar con alta eficiencia en condiciones de vuelo a baja altitud.
En el Salón Aeronáutico de Farnborough 2012, David Willets, Secretario de Estado de Universidades y Ciencia del Reino Unido, elogió el desarrollo. En particular, el ministro dijo que este motor híbrido puede tener el impacto más real en las condiciones del juego que se han formado hoy en la industria espacial. Las pruebas exitosas del sistema de preenfriamiento del motor confirmaron la gran apreciación del concepto propuesto, que fue realizado por la Agencia Espacial del Reino Unido en 2010. El ministro también señaló el hecho de que si algún día logran aplicar esta tecnología para organizar sus propios vuelos comerciales, sin duda este se convertirá en un evento fantástico en escala.
David Willets también señaló el hecho de que hay pocas probabilidades de que la Agencia Espacial Europea acceda a financiar el proyecto Skylon. Por esta razón, Gran Bretaña debe estar preparada para el hecho de que tendrá que ocuparse de la construcción de la nave espacial, en su mayor parte con sus propios fondos.
Rendimiento
Se espera que la relación de empuje a peso de diseño del motor híbrido Sabre sea de más de 14 unidades. Vale la pena señalar que la relación empuje-peso de los motores a reacción ordinarios está dentro de las 5 unidades, y solo 2 unidades para los motores estatorreactores supersónicos. Este alto nivel de rendimiento se ha logrado mediante el uso de aire sobreenfriado, que se vuelve muy denso y requiere menos compresión y, lo que es más importante, debido a las bajas temperaturas de funcionamiento, es posible utilizar aleaciones suficientemente ligeras para la mayoría de los motores híbridos. diseño.
El motor tiene un alto impulso específico en la atmósfera, que alcanza los 3500 segundos. A modo de comparación, un motor de cohete ordinario tiene un impulso específico, que es de unos 450 segundos en el mejor de los casos, e incluso un motor de cohete nuclear "térmico", que se considera prometedor, promete alcanzar una magnitud de sólo 900 segundos.
La combinación de baja masa del motor y alta eficiencia de combustible le da a la prometedora aeronave Skylon la capacidad de alcanzar la órbita en un modo de una sola etapa, mientras que el motor funciona como un motor de chorro de aire hasta una velocidad de M = 5, 14 y una altitud. de 28,5 km. Al mismo tiempo, el vehículo aeroespacial puede alcanzar una órbita con una carga útil muy grande en relación con el peso de despegue de la propia aeronave. Eso anteriormente no podía lograrse con ningún avión convencional.
Ventajas del motor
A diferencia de sus primos cohetes tradicionales, y al igual que otros tipos de motores a reacción, el nuevo motor a reacción híbrido británico puede usar aire para quemar combustible, lo que reduce el peso requerido de propulsor, al tiempo que aumenta el peso de la carga útil. Un estatorreactor (motor estatorreactor) y un estatorreactor hipersónico (motor scramjet) deben pasar una cantidad de tiempo suficiente en la atmósfera inferior para desarrollar una velocidad suficiente para entrar en órbita, lo que a su vez pone de relieve el problema del calentamiento intenso. motor a velocidad hipersónica, así como posibles pérdidas debido a la complejidad de la protección térmica y al peso significativo.
Al mismo tiempo, un motor a reacción híbrido como el Sabre solo necesita alcanzar una velocidad hipersónica baja (vale recordar que hipersónico es todo después de M = 5) en las capas inferiores de la atmósfera terrestre, antes de cambiar a ciclo cerrado y haciendo una subida empinada desde la aceleración en modo cohete.
A diferencia de los motores ramjet o scramjet tradicionales, el nuevo motor British Sabre es capaz de proporcionar un alto empuje desde la velocidad cero hasta M = 5, 14 inclusive, en todo el rango de altitud, con muy buena eficiencia en todo el rango de altitud. Además, la capacidad de generar empuje incluso a velocidad cero indica la posibilidad de probar el motor híbrido en el suelo, lo que reduce significativamente el costo de desarrollo.
Características asumidas del motor Sabre:
Empuje al nivel del mar - 1960 kN
Empuje vacío - 2940 kN
Relación empuje-peso: aproximadamente 14 (en la atmósfera)
Impulso específico en vacío - 460 segundos.
Impulso específico al nivel del mar - 3600 segundos.
