Соңғы бірнеше жыл ішінде Reaction Engines Limited (REL) британдық компаниясы басқа ұйымдармен бірлесе отырып, SABER (Synergetic Air Breathing Rocket Engine) жобасын жасап келеді. Бұл жобаның мақсаты - атмосфералық ауаны және сұйық тотықтырғышты қолдануға қабілетті жаңа гибридті қозғалтқыш құру. Бүгінгі күнге дейін жоба белгілі бір жетістікке жетті.
Жобаны әзірлеу
REL SABER қозғалтқышының тұжырымдамасы сексенінші жылдары құрылған және ішінара сыналған идеяларға негізделген. Ол кезде британдық мамандар LACE типті гибридті қозғалтқыш ұсынылған HOTOL ғарыштық ұшағын жасап шығарды. Бұл жобаны жүзеге асыру мүмкін болмады, бірақ оның ұсыныстары жаңа әзірлемелерде қолданылды.
Қазіргі үлгідегі SABER дизайны соңғы онжылдықтардың басында басталды. Гибридті қозғалтқыштың жалпы көрінісін қалыптастыру және оның даму жолын анықтау үшін кейбір зерттеулер жүргізілді. Болашақта REL әлеуетті клиенттерді қызықтыра алды және қолдауды алды, бұл жұмысты жеделдетті.
Қазіргі уақытта REL жобалық құжаттаманың негізгі бөлігін толтырды және қозғалтқыштың жеке компоненттерін сынауды бастады. Өнімдерді тексеру үшін Ұлыбритания мен АҚШ-тағы екі камералық сынақ қондырғысы қолданылады.
Кейбір компоненттер мен тұжырымдамалар іс жүзінде тексеріліп, өз мүмкіндіктерін дәлелдеді. Жақын арада гибридті қозғалтқыштың толыққанды прототипі болуы керек, оның ішінде барлық тексерілген компоненттер. Оны стенд жағдайында тестілеу 2020-21 жылдары басталады. Нақты ұшақтарға орнатуға жарамды қозғалтқыштың пайда болу уақыты белгісіз. Бұл жиырмасыншы жылдардың екінші жартысына дейін болмайды.
Гибридті дизайн
SABER өнімі атмосферада және одан тыс жерде жұмыс істеуі керек, қажетті серпімді дамытып, жоғары жылдамдыққа үдеуді қамтамасыз етеді. Мұндай талаптар белгілі бір ерекшеліктері бар арнайы дизайн қажет болды. Онда турбожет, рамжет және сұйық отынды зымыран қозғалтқыштарына тән элементтер бар. Оларды әр түрлі комбинацияларда қолдану ұшудың әр түрлі кезеңдері үшін бірнеше жұмыс режиміне ие болуға мүмкіндік береді.
SABER қозғалтқышы бір корпуста орналасқан бірнеше негізгі компоненттерден тұрады. Өнімнің бас бөлігі орталық корпусы бар фронтальды ауа сорғыштың астына беріледі. Соңғысы конустық қаптама түрінде жасалған және жүйеге ауа беруді өзгерту үшін қозғалтқыш осі бойымен жылжытылуы мүмкін. Кейбір режимдерде ауа беру толығымен тоқтатылады.
Кіретін ауаны салқындату жүйесі тікелей сорғыштың артында орналасқан. Есептелгендей, жоғары жылдамдықпен ұшқанда ауа кіретін жер 1000 ° С немесе одан жоғары температураға дейін қызуы керек. Сұйық гелиймен толтырылған бірнеше мың жұқа түтікшелері бар арнайы алдын ала салқындатқыш ауа температурасын теріс мәнге дейін секунд ішінде төмендетуі керек. Мұздануға қарсы жүйе қарастырылған.
Қозғалтқыштың орталық бөлігін деп аталатындар алады. ядро - бұл кіретін ауаны жану камерасына жібермес бұрын сығуға арналған арнайы компрессор. Бұл жағынан алғанда, SABER дәстүрлі турбоже қозғалтқыштарына ұқсайды, бірақ оның жану камерасының артындағы турбинасы мен басқа да элементтері жоқ. Компрессор ауаны салқындату жүйесінен энергия алатын турбинамен басқарылады.
SABER құрамындағы жану камерасы сұйық отынды зымыран қозғалтқыштарының жиынтығына ұқсас. Турбо сорғының көмегімен жұмыс режиміне байланысты отын мен тотықтырғышты - газды ауа немесе сұйық оттегімен қамтамасыз ету ұсынылады. Екі режимде де сұйытылған сутегі отын ретінде қолданылады.
Негізгі жану камерасының айналасында рамжеттік қозғалтқышқа ұқсас екінші камера орналасқан. Ол белгілі бір режимдерде жұмыс істеуге және қозғалтқыштың жалпы тартылуын арттыруға арналған. Негізгі жану камерасы сияқты қосалқы жану камерасы сутегімен жұмыс жасайды.
Енді SABER жобасының мақсаты - өнімділігі жоғары және өлшемдері шектеулі гибридті қозғалтқышты жасау. Дайын өнім Pratt & Whitney F135 сериясынан үлкен болмауы керек - ұзындығы 5,6 м -ден аспауы керек және диаметрі 1,2 м -ден кем болмауы керек, сонымен бірге әмбебаптық пен жоғары өнімділік қамтамасыз етілуі керек.
Жұмыс режиміне байланысты мұндай SABER опциясы M = 25 дейін жылдамдықпен ұшуға қабілетті болады. «Ауа» режимінде максималды серпіліс 350 кН -ге жетеді, зымыран режимінде - 500 кН. Негізгі оң ерекшелігі - бір қозғалтқышты қолдана отырып, барлық мәселелерді шешу мүмкіндігі.
Жұмыс режимдері
SABER қозғалтқышы әр түрлі санаттағы көліктерде, ең алдымен аэроғарыштық көліктерде қолданыла алады. Бірнеше жұмыс режимінің болуы көлденең ұшу мен қонуды, атмосферада ұшуды және орбитаға шығуды қамтамасыз етеді.
Атмосферадағы ұшу мен ұшуды қозғалтқыш жұмысының бірінші режимі арқылы орындау керек. Бұл жағдайда ауа қабылдау ашық, ал «ядро» жану камерасына сығылған ауаны береді. Дыбыстан жоғары жылдамдыққа жеткеннен кейін тікелей ағынды жану камерасы қосылады. Екі тізбекті қолдану, есептеулер бойынша, M = 5, 4 дейін ұшу жылдамдығын қамтамасыз етеді.
Әрі қарай жеделдету үшін үшінші режим қолданылады. Онда ауа кіруі жабылады, ал негізгі жану камерасына сұйық оттегі жеткізіледі. Шын мәнінде, бұл конфигурацияда SABER дәстүрлі зымыран қозғалтқышының көрінісіне айналады. Бұл режим ұшудың максималды өнімділігін қамтамасыз етеді.
Қолданбалар
Әзірге REL гибридті қозғалтқышы құжаттама түрінде және жеке қондырғылар түрінде ғана бар, бірақ оның қолдану аймақтары анықталған. Мұндай электр станциялары авиация мен астронавтиканың одан әрі дамуы жағдайында қызығушылық тудыруы керек. осы екі бағыттың түйіскен жерінде.
SABER немесе ұқсас өнім әр түрлі мақсаттағы перспективалы гиперсонды атмосфералық ұшақтарды құруда пайдалы болады. Осындай технологияларды қолдану арқылы көліктік, жолаушы немесе әскери ұшақтар жасауға болады.
Гибридті қозғалтқыштың толық әлеуетін аэроғарыштық ұшақтың көмегімен ашуға болады. Бұл жағдайда SABER көлденең ұшуды және қонуды, сондай-ақ қажетті биіктіктерге шығуды қамтамасыз етеді, содан кейін үдеу мен орбитаға ұшуды қамтамасыз етеді. Гибридті қозғалтқыштары бар ғарыштық ұшақтың жұмысын жеңілдететін маңызды артықшылықтары болуы керек.
SABER әзірлемелері жеке компоненттер ретінде енгізілуі мүмкін. Мысалы, REL кіретін ауаның салқындатылған жүйесін қолданыстағы модернизацияда немесе перспективалы турбожетельді қозғалтқыштарды жасауда қолдануға болады деп есептейді. Бұдан ең қызықты нәтижелерді жоғары жылдамдықтағы авиация саласында алуға болады.
Негізінде SABER жобасы гибридті көп режимді қозғалтқышты құруға арналған негізгі технологиялар жиынтығын ұсынады. Олардың негізінде көрсетілген сипаттамалары бар қажетті өлшемдердің нақты өнімін жасауға болады. Алғашқы сынақтар үшін орташа өлшемді, өнімділігі жоғары SABER құрылады. Егер клиенттер тарапынан қызығушылық болса, нақты талаптарға сәйкес келетін жаңа модификациялар пайда болуы мүмкін.
Практикалық практика
SABER жобасы аясындағы алғашқы зерттеулер мен сынақтар оныншы жылдардың басында өтті және олар оңтайлы дизайн шешімдерін табуға арналған болатын. Бүгінгі күні REL жобалауды аяқтады және гибридті қозғалтқыштың жеке компоненттерін сынау процесін бастады.
Бірнеше апта бұрын әзірлеуші компания ауаны салқындату жүйесінің стендтік сынақтарын өткізетінін хабарлады. Сынақ кезінде құрылғыға кірудегі ауа жылдамдығы M = 5, температура - 1000 ° C жетті. Прототип өз міндеттерін сәтті орындап, ағын температурасының күрт және жылдам төмендеуін қамтамасыз еткені хабарланды. Алайда нақты сандар аталмады.
Қозғалтқыштың басқа компоненттерін тексеру туралы бұрын хабарланған. Барлық осы әрекеттердің аяқталуы REL-ге толыққанды прототипті қозғалтқышты құрастыруға көшуге мүмкіндік береді. Оның келбеті 2020-21 жылдары күтілуде. Бұл ретте стендтік сынақтар өткізіледі, оның нәтижелері бойынша дамудың нақты перспективаларын анықтауға болады.
Reaction Engines Limited өзінің жаңа жобасын жоғары бағалайды және оның болашағы зор деп есептейді. Мұндай бағалаудың қаншалықты объективті екендігі және олардың шындыққа сәйкес келуі толық түсініксіз. Мұндай сұрақтардың жауабын бірнеше жылдан кейін ғана беруге болады, барлық қажетті шаралар аяқталғаннан кейін және SABER қозғалтқыштары бар нақты ұшақ жасалғаннан кейін.
