Skylon — Sabre
Продолжение рассказа про концепцию нового ракетоплана Skylon, посвященное разбору главной инновация Skylon его двигателя Sabre. Все материалы взяты с сайта разработчика Skylon — Sabre ссылка на который приведена ниже, очень рекомендую его к посещению.
https://www.reactionengines.co.uk/
Актуальная на данный момент концепция двигателя претерпела ряд изменений и иллюстрируется разработчиком следующим слайдом:
Цикл работы двигателя на атмосферном участке, при гиперзвуковых скоростях, можно описать следующим образом:
При прохождении воздухом сверхзвукового воздухозаборника (Supersonic intake — SSI), происходит его сжатие (компрессия), в следствие чего повышается давление, плотности и температуры воздуха, при этом скорость движения воздуха продолжает оставаться гиперзвуковой, что не позволяет применять классические. современные реактивный двигатели.
Проблема гиперзвукового движения воздуха решается посредством сверхзвукового теплообменника-рефрижератора (Precoolers — PC) который является главным инновационным компонентом двигателя вследствие чего его устройство будет разобрано более подробно.
РС представляет собой полый цилиндр с проницаемой стенкой выполненной из спирально закрученных полых пластин внутри которых прокачивается хладагент, в роли которого выступает гелий.
Под действием перепада давления между внутренним пространстве гондолы двигателя (inner space nacelle engine — ISNE) и внутренним пространством РС (inner space PC — ISPC), гиперзвуковой воздух движется вдоль теплообменных пластин из ISNE в ISPC. При этом происходит сильное охлаждение гиперзвукового воздуха что приводит к росту его плотности, уменьшению объема и как следствие падению скорости движения, в результате чего в ISPC поступает воздух с дозвуковой скоростью.
Поступивший в ISPC воздух непрерывно откачивается из него турбокомпрессором (Air compressor — AC), за счет чего поддерживается разница давления между ISNE и ISPC что обеспечивает постоянный приток новых порций воздуха.
Откаченный и дополнительно сжатый AС воздух направляется в RE где он сжигается вместе с водородом (топливом) создавая реактивную тягу.
После того как часть воздуха отбирается из ISNC для работы RE, скорость воздуха в ISNC снижается с гиперзвуковой до сверзвукового и ниже, что позволяет использовать поступивший воздух в для работы прямоточного двигателя (Romjet — RJ), который позволяет создавать значительную дополнительную тягу на низких скоростях.
Такая повышенная на первый взгляд сложность двигателя теоретически должна значительно окупить себя за счет возможности использования атмосферного кислорода при разгоне Skylon до космических скоростей.
В случает достижения обещанных показателей удастся совместить гиперзвуковой разгонщик и вторую ступень в одном аппарате и тем самым получить многоразовую одноступенчатую ракета-носитель (SSTO).
В настоящей статье никак не рассмотренная система теплообменников предназначенная для охлаждения воздуха за счет нагрева топлива в качестве которого выступает водород, по причине крайне малого количества сведений о данной системе на сайте производителя.