|  | 9 мая 2012 | Космос и Авиация

Готовятся испытания нового универсального двигателя для космического самолета Skylon.

Космический корабль Skylon


Около года назад мы рассказывали о том, что Европейское космическое агентство реанимировало проект Skylon, проект космического самолета, который пробыл в забвении и ждал своей очереди около 30 лет. Ключевым моментом успеха этого проекта является разработка космического двигателя совершенно новой системы, который сможет работать в двух режимах, в режиме реактивного двигателя и в режиме ракетного двигателя. И вот уже сейчас главные компоненты нового двигателя созданы и готовятся к проведению всесторонних испытаний.

Ракетные двигатели отличаются от реактивных двигателей тем, что ракеты несут в своих баках помимо топлива еще и окислитель, который используется вторым компонентом в процессе сжигания топлива для выработки тяги в условиях открытого космоса и отсутствия атмосферы, содержащей кислород. Реактивные двигатели, работающие только в атмосфере, в качестве окислителя используют кислород, поэтому летательные аппараты, использующие такие двигатели, несут в своих баках только топливо.

Транспортировка в космос еще и окислителя весьма отрицательно сказывается на грузоподъемности современных ракет-носителей. Но если требуется что-либо быстро вывести в космос, использование ракетного двигателя и дополнительных баков с окислителем является единственным доступным вариантом на сегодняшний день. Первая фаза космического полета проходит в атмосфере, богатой кислородом, и почему бы его не использовать вместо окислителя из баков?

Эта идея была воплощена конструкторами компании Reaction Engines, которым удалось разработать двигатель, который может использовать атмосферный кислород, пока космический кораблю не поднимется выше границы атмосферы. После этого двигатель переключается в ракетный режим и использует жидкий кислород, находящийся в топливных баках космического корабля. Такой подход позволит сэкономить достаточно большое количество объема корабля и уменьшить его взлетный вес. Так же станет возможным использование только одноступенчатой системы, что практически в два раза уменьшит стоимость одного запуска.

Двигатель компании Reaction Engines


Причиной, затрудняющей реализацию такой идеи, является высокая скорость полета, на скорости, превышающей Max 5, воздух, входящий в двигатель, нагревается за счет эффектов сжатия до температуры почти в 2000 градусов. Эта температура является весьма высокой и может расплавить почти все чувствительные компоненты двигателя. Для того, что бы извлечь из воздуха кислород, который можно смешать с топливом, требуется охладить входящий воздух до температуры в -200 градусов и за время в одну сотую секунды. При этом в двигателе не должно образовываться льда, за счет вымораживаемой атмосферной влаги. Та вещь, которую можно увидеть на втором снимке и которая только что успешно прошла испытания, является именно охладителем воздуха для двигателя, способным сделать все вышеперечисленное.

Холодильник предварительного охлаждения воздуха, разработанный компанией Reaction Engines, представляет собой матрицу очень маленьких и тонких трубок, через которые непрерывно прокачивается жидкий гелий, способный почти моментально "высосать" тепловую энергию воздуха, нагретого до высокой температуры. Кислород выделяется из холодного воздуха за счет сжатия и смешивается с водородом, образуя топливо, приводящее двигатель в действие. А нагретый гелий прокачивается через резервуар с жидким азотом, где он охлаждается и снова поступает для охлаждения горячего воздуха.

Наземные испытания холодильника прошли успешно, доказывая полную работоспособность данной системы. А эта система является ключевой системой будущего двигателя, возможно, самой важной его частью. Следующим шагом компании Reaction Engines будет создание уменьшенной, но работоспособной, копии будущего двигателя. Имея за плечами козырь успеха создания системы охлаждения воздуха, компания Reaction Engines имеет большие шансы на получение дальнейшего финансирования ее разработок.




Ключевые слова:
Проект, Космический, Корабль, Skylon, ЕКА, ESA, Двигатель, Реактивный, Ракетный, Топливо, Окислитель, Кислород, Воздух, Атмосфера, Охлаждение, Reaction Engines

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Компания Aquarius Engines создала революционный двигатель внутреннего сгора ...
  • Компания Reaction Engines успешно завершает критический этап испытаний двиг ...
  • Новые двигатели SABRE будут поднимать на орбиту космический самолет Skylon.
  • После тридцати лет ожидания ЕКА дает ход проекту космического корабля Skylo ...
  • Проведены испытания двигателя Virgin Galactic SpaceShipTwo.




  • 9 мая 2012 07:55
    #1 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3877
    И сколько же этому самолету нужно будет таких двигателей, что бы разогнаться до 1-й еосмической скорости?


    --------------------
        
    9 мая 2012 09:46
    #2 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    А обычный прямоточный двигатель на воздухе не подходит? Тоже ведь может вывести в верхние слои а дальше на ракетном, а тут с охлаждением такая морока.
        
    9 мая 2012 11:01
    #3 Написал: mkz

    Публикаций: 0
    Комментариев: 112
    А резервуар с жидким азотом разве не будет весить больше, чем резервуар с кислородом, от которого хотели избавится?.. Шутка, конечно они все просчитали...

    Все равно я уверен, что будущее за космическим лифтом. Только не в варианте заброса противовеса на геостационарную орбиту. Скажем, вращающийся (гибкий) обруч вокруг земли, который за счет инерции сможет держать небольшой лифт. Или лифт в виде вращающегося троса с грузами на концах.
        
    9 мая 2012 12:15
    #4 Написал: nobolu

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Наивно с моей стороны было ожидать от этой системы чего-то революционного. Тут просто теплообменник с жидкими гелием и азотом. Ректификационная колонна для разделения жидкого воздуха не прилагается?

    Инженерной паранойей попахивает. Ведь, есть и более эффективные способы.
        
    9 мая 2012 13:36
    #5 Написал: Academon

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    проблема атмосферного воздуха - то что 80% это азот, и реактивный двигатель в принципе не даст тяги такой же как ракета с аналогичной системой подачи топлива (в реактивном топлива надо давать раз в 10 меньше, что бы полностью сгорать успевало. или соответственно в 10 раз больше окислителя - воздуха). Ректификация кислорода имеет смысл, особенно если обменивать тепло с кислородным баком запасённым для космического участка (главное не довести до кипения)))
        
    9 мая 2012 21:43
    #6 Написал: gendalf

    Публикаций: 0
    Комментариев: 620
    volod, дополнительный двигатель вместо охладителя?
        
    9 мая 2012 23:25
    #7 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    gendalf, да, вместо ненадежного охладителя и хладогента поставить прямоточный двигатель, который легче турбовинтовых, т.к. представляет собой трубу.
    Но раз они завозились с такой системой значит оно того стоит.
        
    10 мая 2012 03:52
    #8 Написал: gendalf

    Публикаций: 0
    Комментариев: 620
    volod, тут 1 двигатель + охладитель, а у вас получится 2 двигателя, к тому же возможно придется многое менять для нормальной работы до-космического (который прямоточный) двигателя и не стоит забывать что кораблю еще в космосе нужно летать

    в википедии указано достаточно много существенных недостатков прямоточного двигателя
    как минимум:
    Необходимость дополнительной двигательной системы
    Гиперзвуковой самолёт не может произвести достаточно тяги до тех пор, пока не будет разогнан до скорости М5, хотя в зависимости от конструкции, как упоминалось выше, возможен вариант гибридного СПВРД/ГПВРД, который может работать на меньшей скорости. Тем не менее, самолёт с горизонтальным взлётом должен быть оснащен дополнительными ТРД или ракетными ЖРД для взлёта и начального набора высоты и разгона. Также необходимо будет топливо для этих двигателей со всеми необходимыми им системами. Так как вариант с тяжёлыми ТРД не сможет разогнаться до скорости М>3, другой способ ускорения должен быть выбран в этом диапазоне скоростей, а именно сверхзвуковые СПВРД или ракетные ЖРД. Они также должны будут иметь своё топливо и системы. Вместо этого для первоначальной стадии полёта существуют предложения использования первой ступени в виде твёрдотопливного ракетного ускорителя, отделяющегося после достижения достаточной для работы ГПВРД скорости. Также предлагается использовать специальные самолеты-разгонщики.
    ru.wikipedia.org/wiki/Гиперзвуковой_прямоточный_воздушно-реактивный_двигатель
        
    10 мая 2012 08:32
    #9 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    Цитата: gendalf
    , и все это есть у ракеты - ЖРД и топливо к нему для разгона и запуска прямоточного двигателя. Т.е. делов то прицепить трубу к ракете которая выведет ее в верхние слои на полукосмической скорости без затрат кислорода.
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.