Вход на сайт

МЕДИАМЕТРИКА

Облако тегов

Учёные ВВС США помогут в разработке космического самолёта Skylon

Аватар пользователя skyscraper

В настоящее время космический запуск —  мероприятие зрелищное, внушительное… и одноразовое, даже несмотря на разработки SpaceX, позволяющие использовать повторно ракетные ступени. Кстати, первый повторный запуск уже использованной ступени запланирован на осень этого года. Совсем иначе выглядит проект Skylon — разрабатываемый британской компанией Reaction Engines Limited (REL) космический самолёт класса SSTO (Single Stage to Orbit), способный взлететь с обычного аэродрома, выполнить свою миссию на орбите, а затем сесть на тот же аэродром для обслуживания, осмотра, дозаправки и нового рейса. Самое сложное звено в этом проекте — двигатель SABRE.

Теплообменник системы SABRE

Теплообменник системы SABRE

Дело в том, что это один из самых сложных ракетных двигателей, когда-либо разработанных человечеством, ведь он должен уметь работать в двух режимах: используя в качестве окислителя забортный воздух, а когда его становится недостаточно — переключаться на внутренние баки с жидким кислородом. И на первой стадии Skylon должен разогнаться до скорости 5,4 маха, поднявшись на высоту 26 километров. Проблема в том, что двигатель SABRE на такой скорости должен уметь очень быстро охлаждать поступающий воздух, выделяя из него жидкий кислород. Именно эта часть, высокоскоростной теплообменник, и является основным камнем преткновения в проекте.

Опытное производство и достигнутые результаты: -150 по Цельсию за 20 миллисекунд

Опытное производство и достигнутые результаты: -150 по Цельсию за 20 миллисекунд

Но на помощь REL собираются прийти научные кадры ВВС США. Научно-исследовательская лаборатория военно-воздушных сил США (AFRL) заинтересовалась проектом ещё в 2015 году и подтвердила его возможность воплощения в металле. Правда, речи о полноценной одностадийной космической системе пока не идёт. AFRL собирается представить двухступенчатую версию системы, базирующуюся на технологии SABRE либо в сентябре этого года на конференции American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA) SPACE 2016, либо в марте 2017 года на 21-ой международной конференции, посвящённой космическим самолётам и гиперзвуковым системам, которая пройдёт в Китае.

SABRE в разрезе: интересующая нас деталь обозначена

SABRE в разрезе: интересующая нас деталь обозначена «The Main Pre-cooler Heat Exchanger»

Ключевая технология SABRE, воплощением которой займётся AFRL, расположенная в штате Огайо, имеет самое прямое отношение к системе предварительного охлаждения кислорода. Для того, чтобы понять всю сложность стоящей перед инженерами AFRL проблемы, представьте, что на скорости свыше четырёх скоростей звука двигатель SABRE, забирающий воздух из атмосферы, обязан непрерывно охлаждать его с более чем 1000 градусов до минус 150 градусов Цельсия в течение одной сотой секунды. Далее кислород сжижается и поступает в двигатель, где используется в качестве окислителя. Создать такое устройство невероятно сложно: оно должно работать непрерывно, не допуская сжижения воздуха и замерзания водяных паров. Задача настолько сложна, что даже двухстадийная система запуска, планируемая AFRL, выглядит настоящим прорывом в космонавтике. 

Skylon в полёте, режим двигателей —  атмосферный

Skylon в полёте, режим двигателей —  атмосферный

Программа AFRL носит название Durable Pre-cooling Heat Exchangers for High Mach Flight, что переводится на русский примерно как «надёжные охладители-теплообменники для гиперзвуковых полётов». Если верить заявлениям учёных, собирающихся работать над проектом, программа будет состоять из трёх фаз, последняя из которых уже может включать в себя тестовые полёты. Если эта программа увенчается успехом, то это приблизит возможность создания и полноценного одностадийного Skylon. А он очень похож на то, что мы могли видеть в культовом фильме Стэнли Кубрика «Космическая одиссея 2001 года», в той его части, где доктор Хейвуд Флойд летит на Луну транзитом через орбитальную станцию.

 

Так может выглядеть одна из миссий Skylon

Согласно проекту, этот самолёт длиной 83,1 метра с размахом крыльев 26,8 метров, оснащённый двумя блоками двигателей SABRE 4 с тягой 2000 килоньютон каждый и имеющий взлётный вес 325 тонн, сможет доставлять на экваториальную орбиту высотой 160 километров до 24 пассажиров или 17 тонн груза. Для более высокой солнечно-синхронной орбиты (600 км) полезная нагрузка уменьшается до 2,8 тонны. Диаметр фюзеляжа составит 6,3 метра, полёт предполагается беспилотным, управляться аппарат будет с земли, хотя в пассажирском варианте предусмотрена должность капитана. Максимальная скорость в «самолётном режиме» — 5,14 маха, в «ракетном» — 27,8 маха, удельный импульс — 4100 секунд. Максимальный «потолок» достигнет значения 600 км.

Источники:

 

Комментарий автора: 

с нетерпением ждём чётких разъяснений почему же нельзя сделать невозможное.

Фонд поддержки авторов AfterShock

Комментарии

Аватар пользователя alx_me
alx_me(3 года 3 месяца)(16:53:08 / 08-06-2016)

Люблю научную фантастику. Обычно слово "НАСА" портит всё впечатление, а тут прям аж дух захватывает! Красиво. Даже как-то звёзды стали ближе.

Аватар пользователя KAP13
KAP13(1 год 5 месяцев)(16:57:45 / 08-06-2016)

О, новая пилорама!
 

Аватар пользователя nictrace
nictrace(5 лет 7 месяцев)(17:09:46 / 08-06-2016)

какой двигун внушительный! и горбатый, как ТБМ,

двигатель SABRE, забирающий воздух из атмосферы, обязан непрерывно охлаждать его с более чем 1000 градусов до минус 150 градусов Цельсия в течение одной сотой секунды.

на высоте 26 км температура воздуха - 1000 градусов? Автор,  проспись!)

Аватар пользователя Bledso
Bledso(4 года 6 месяцев)(17:12:58 / 08-06-2016)

Дык этааа... К Солнцу ближе, значит температура воздуха выше. Что не так?!

Аватар пользователя nictrace
nictrace(5 лет 7 месяцев)(17:14:12 / 08-06-2016)

да-да, вспоминаю смутно, там еще Икар разбился... laugh

Аватар пользователя Ягодка
Ягодка(5 лет 7 месяцев)(17:15:17 / 08-06-2016)

Чертежи пусть заказывают на Южмаше. Там могут делать самые большие чертежи в мире! А американцы любят все большое...

Аватар пользователя ctrl_points
ctrl_points(2 года 2 месяца)(17:18:43 / 08-06-2016)

вааще-то такую температуру создает трение воздуха о материал ЛА  на скоростях гиперзвука

Аватар пользователя mastak
mastak(4 года 9 месяцев)(17:33:34 / 08-06-2016)

Воздух сжимается тем же компрессором что и у земли. Такая же температура воздуха за компрессором ТРД.

Аватар пользователя Elya
Elya(3 года 1 месяц)(17:34:20 / 08-06-2016)

он к этому моменту наберет скорость 4 маха и, в результате торможения на входе в воздухозаборник воздух будет иметь температуру около 1000 градусов.. я так понял, что далее идет расширение при котором температура падает, но тепло надо как-то отвести. При этом непонятно за счет чего воздух охладится до -150 градусов. Ну да ладно, британские ученые не на пустом месте все посчитали ))

Аватар пользователя mastak
mastak(4 года 9 месяцев)(17:36:30 / 08-06-2016)

За счет жидкого водорода. И БОООЛЬШИЕ сложности от того, что что-то тут не сходится.

Аватар пользователя Пепелац
Пепелац(4 года 11 месяцев)(17:56:55 / 08-06-2016)

Про адиабатическое охлаждение слышали? Или хотя бы про уравнение Менделеева-Клапейрона?

Аватар пользователя юрчён
юрчён(4 года 10 месяцев)(17:31:47 / 08-06-2016)

Воздух там сжижается с помощью охлаждённого до криогенных температур жидкого водорода, используемого в качестве топлива.

Аватар пользователя vic
vic(4 года 7 месяцев)(18:04:50 / 08-06-2016)

Эдак жидкий водород весьма быстро станет газообразным :)

Аватар пользователя юрчён
юрчён(4 года 10 месяцев)(18:17:17 / 08-06-2016)

Не, водород этот сразу же подаётся в камеру сгорания, и он под давлением и поэтому не становится газообразным, так как компрессором качается из бака, а в самом баке давление конечно небольшое.

Аватар пользователя mastak
mastak(4 года 9 месяцев)(17:35:07 / 08-06-2016)

Если нужно что то сделать - зовите немцев,

Если нужно что то сделать большое - зовите китайцев,

Если нужно что то сделать невозможное - зовите русских.

 

И где тут ученые ВВС США ?!

Аватар пользователя юрчён
юрчён(4 года 10 месяцев)(18:30:06 / 08-06-2016)

Если нужно что то сделать страшно как сверхдорого - зовите "американцев" под руководством чисто американских менеджеров.

Аватар пользователя AxelAg
AxelAg(1 год 6 месяцев)(18:20:11 / 08-06-2016)

Меня одного напрягает вопрос, а ЗАЧЕМ все эти турбокомпрессоры, воздухозаборники и интеркулеры с теплообменниками??? не проще вместо всего этого г...а поставить бак с жидким кислородом, он все равно там есть, только маленький, пусть будет побольше  :)

Аватар пользователя юрчён
юрчён(4 года 10 месяцев)(18:36:18 / 08-06-2016)

Вес этих приблуд, в принципе должен быть значительно меньше, чем вес огромного бака с жидким кислородом. Для попилинга пойдёт. Там в ракетах практически вся масса, это топливо и окислитель. А идея в принципе заманчивая.

Аватар пользователя msin
msin(2 года 2 недели)(18:47:35 / 08-06-2016)

Да, идея очень интересная - избавится от половины топливной смеси (кислород+топливо), используемой для движения в атмосфере. Можно сильно сэкономить на массе.

Но, подозреваю, эта идея очень сложно реализуема... если реализуема вообще на текущих технологиях.

Аватар пользователя юрчён
юрчён(4 года 10 месяцев)(18:58:23 / 08-06-2016)

Да, проблема стоит только в инженерии.

2027 год, ИТАР-ТАСС : 15 стратосферных гиперзвуковых бомбардировщика эскадрильи им. Сталина, опять провели внеплановые учения по стратосферному облёту всей территории США, в ночь на 4 июля, на что военное ведомство США опять высказало протест по ....

Аватар пользователя AxelAg
AxelAg(1 год 6 месяцев)(19:07:01 / 08-06-2016)

Хм, возможно, но все равно непонятно :) что мешает стартовать на турбореактивных с подвесными баками, затем, после набора 25-27 км высоты отстрел подвесных баков в принципе даже вместе с двигателями (можно даже их посадить на парашютике многоразовость однако) и переход на кислородно-водородные с замкнутым циклом?

там все равно уже ракетный полет будет - на 25 км атмосфера разрежена  в 30 раз, а на высоте 30 км в 67 раз по сравнению с уровнем моря.

Т.е. они городят всю вот эту вот хрень чтобы подняться на 25-27 км????

Вангую - не взлетит, ну и ПОПИЛЛИНГ :)

Аватар пользователя юрчён
юрчён(4 года 10 месяцев)(19:15:28 / 08-06-2016)

Категорически не пойдёт, такая фишка с турбореактивными тут не проканает, ибо они не дадут необходимую тягу и скорость полёта, неспособен турбореактивный летать очень и очень быстро, а там надо очень быстро разгонятся что бы выйти в космос, или хотя бы запустить гиперзвуковой двигатель.

Аватар пользователя Ficher
Ficher(2 года 11 месяцев)(18:57:30 / 08-06-2016)

Спасибо, интересно.

Аватар пользователя Крякодил
Крякодил(2 года 9 месяцев)(19:23:21 / 08-06-2016)

То  есть как простите жидкий кислород? В воздухе кислорода примерно 21% - и если они сконденсируют воздух, то кислорода в конденсате будет... ну примерно 21% и будет. Если они хотят больше - то надо ставить ректификационную колонну для отделения кислорода от азота. В общем, про ректификационную колонну забыли.

Аватар пользователя MCC
MCC(4 года 2 недели)(20:47:32 / 08-06-2016)

Кислород сжижается немного раньше.

Аватар пользователя partya
partya(4 года 8 месяцев)(21:06:43 / 08-06-2016)

Ага 83К и 77К афигенная разница, при хладагенте 20К. А ещё раньше это добро забъёт льдом - водяным 273К , метановым 180К и углекислотным 200К.

Аватар пользователя MCC
MCC(4 года 2 недели)(21:14:42 / 08-06-2016)

Вроде побольше разница - 77 и 90. Температурная регулировка и слив раньше сжижающихся газов - вполне инженерные задачи.

Аватар пользователя Aijy01
Aijy01(5 лет 6 дней)(12:37:16 / 09-06-2016)

Ага, особенно углекислоты, у которой жидкой фазы НЕТУ :-)

Аватар пользователя MCC
MCC(4 года 2 недели)(12:43:45 / 09-06-2016)

Зато есть твердая. Суть именно в разных фазовых состояниях, что позволяет разделять вещества без колонн.

Аватар пользователя Aijy01
Aijy01(5 лет 6 дней)(14:32:48 / 09-06-2016)

Ну я про что и говорю. Как ты будешь сливать то, что намерзает?

Аватар пользователя MCC
MCC(4 года 2 недели)(14:43:09 / 09-06-2016)

Углекислоту не сливать, а отделять. Как именно - будет зависеть от конструкции двигателя.

Аватар пользователя Aijy01
Aijy01(5 лет 6 дней)(12:32:39 / 09-06-2016)

Я тоже поражаюсь. Пусть сначала двигло хотя бы на земле проверят в огневых тестах, клоуны. Ясно же, что затея очень сомнительная и с кучей подводных камней.

Аватар пользователя gloombal
gloombal(3 года 2 месяца)(12:29:08 / 09-06-2016)

Я вот не пойму, почему бы просто на ЛА не поставить 3 разных движка, и не париться? 1 турбореактивный, разгоняющий до 3 махов и высоты 20-25 км, 1 гиперзвуковой прямоточный, разгоняющий до 10+ махов и высоты 50-60 км, и третий обычный ракетный? Да, веса будет побольше, но все равно бак с окислителем 1 ступени весит в десятки раз больше. К тому же каждый двигатель, предназначенный только для своего режима, будет в разы проще и дешевле, чем такой вот многорежимный монстр.

Аватар пользователя Aijy01
Aijy01(5 лет 6 дней)(12:35:58 / 09-06-2016)

Я тоже согласен, выглядит как SciFi-бред.

С другой стороны, если у них всё заработает, они будут реально молодцы.

Аватар пользователя travel
travel(2 года 4 месяца)(21:58:00 / 09-06-2016)

хрень какая то, кроме того что это невозможно сделать, это еще и не нужно делать - чем просто воздух не устроил? Все остальные двигатели же работают на воздухе а не на чистом кислороде и ничего!

Комментарий администрации:  
*** Клон СЕО-спамера ***

Лидеры обсуждений

за 4 часаза суткиза неделю

Лидеры просмотров

за неделюза месяцза год

СМИ

Загрузка...