במהלך השנים האחרונות פיתחה החברה הבריטית Reaction Engines Limited (REL), בשיתוף עם ארגונים אחרים, את פרויקט SABER (Synergetic Air Breathing Rocket Engine). מטרת הפרויקט היא ליצור מנוע היברידי חדש ביסודו המסוגל להשתמש באוויר אטמוספרי ובחמצון נוזלי. עד כה הפרויקט הראה הצלחה מסוימת.
פיתוח פרויקט
הרעיון של מנוע REL SABER מבוסס על רעיונות שהונחו ונבדקו חלקית עוד בשנות השמונים. באותה תקופה פיתחו מומחים בריטים את מטוס החלל של HOTOL, שלשמו הוצע מנוע היברידי מסוג LACE. לא ניתן היה ליישם את הפרויקט, אך הצעותיו שימשו בפיתוחים חדשים.
עיצוב ה- SABER במתכונתו הנוכחית החל בתחילת העשורים האחרונים. כמה מחקרים בוצעו כדי לעצב את המראה הכללי של המנוע ההיברידי ולקבוע את דרך התפתחותו. בעתיד, REL הצליחה לעניין לקוחות פוטנציאליים ולקבל תמיכה, מה שהאיץ את העבודה.
עד כה השלימה REL את עיקר תיעוד התכנון והחלה בבדיקת רכיבי מנוע בודדים. שני מתקני בדיקה פנימיים בבריטניה ובארה ב משמשים לבדיקת מוצרים.
חלק מהרכיבים והמושגים נבדקו בפועל והוכיחו את הפוטנציאל שלהם. בעתיד הקרוב אמור להיות זמין אב טיפוס מלא של מנוע היברידי, כולל כל הרכיבים שנבדקו. הבדיקה שלה בתנאי הדוכן תתחיל בשנים 2020-21. עיתוי הופעתו של מנוע המתאים להתקנה על מטוסים אמיתיים לא ידוע. זה כנראה לא יקרה עד המחצית השנייה של שנות העשרים.
עיצוב היברידי
על המוצר SABER לפעול באטמוספרה ומחוצה לה, לפתח את הדחף הנדרש ולספק תאוצה למהירויות גבוהות. דרישות כאלה הובילו לצורך בעיצוב מיוחד בעל תכונות ספציפיות. הוא מכיל אלמנטים האופייניים למנועי רקטות טורבו, רמג'ט ומניעים. השימוש בהם בשילובים שונים מאפשר לקיים מספר אופני פעולה לשלבי טיסה שונים.
מנוע ה- SABER מכיל מספר רכיבים עיקריים השוכנים בבית אחד. החלק הראש של המוצר ניתן מתחת לכניסת האוויר הפרונטלית עם גוף מרכזי. האחרון מיוצר בצורה של מחסה חרוטית וניתן להזיז אותו לאורך ציר המנוע כדי לשנות את אספקת האוויר למערכת. במצבים מסוימים אספקת האוויר מושבתת לחלוטין.
מערכת קירור לאוויר הנכנס ממוקמת ישירות מאחורי הכניסה. מחושב שכאשר טסים במהירויות גבוהות, כניסת האוויר צריכה להתחמם לטמפרטורה של 1000 מעלות צלזיוס ומעלה. מצנן מקדים מיוחד עם כמה אלפי צינורות דקים מלאים בהליום נוזלי אמור להפחית את טמפרטורת האוויר לערכים שליליים תוך שבריר של שנייה. מערכת נגד ציפוי מסופקת.
החלק המרכזי של המנוע תפוס על ידי מה שמכונה. הליבה היא מדחס מיוחד שנועד לדחוס את האוויר הנכנס לפני שהוא נשלח לתא הבעירה.מבחינה זו, SABER דומה למנועי טורבו מסורתיים, אך הוא חסר את הטורבינה שמאחורי תא הבעירה ועוד כמה אלמנטים. המדחס מונע על ידי טורבינה שלוקחת אנרגיה ממערכת קירור האוויר.
תא הבעירה מהרכב SABER דומה למכלולים של מנועי טילים נוזליים. בעזרת משאבת טורבו מוצע לספק דלק ומחמצן - אוויר גזי או חמצן נוזלי, בהתאם למצב ההפעלה. בשני המצבים, מימן נוזלי משמש כדלק.
סביב תא הבעירה הראשי נמצא תא שני הדומה למנוע ramjet. הוא נועד לעבוד במצבים מסוימים ולהגדיל את דחף המנוע הכולל. בדומה לתא הבעירה הראשי, תא הבעירה העזר פעם אחת פועל על מימן.
כעת מטרתו של פרויקט SABER היא לפתח מנוע היברידי בעל ביצועים גבוהים מספיק וממדים מוגבלים. המוצר המוגמר לא צריך להיות גדול יותר מה- Pratt & Whitney F135 הסדרתי - לא יותר מ -5.6 מ 'אורך וקוטר של פחות מ -1.2 מ'. במקביל יש לדאוג לרב -גוניות וביצועים גבוהים.
בהתאם למצב ההפעלה, אפשרות SABER כזו תוכל לעוף במהירות של עד M = 25. הדחיפה המרבית במצב "אוויר" תגיע ל 350 kN, במצב הרקטה - 500 kN. התכונה החיובית העיקרית תהיה היכולת לפתור את כל הבעיות באמצעות מנוע יחיד.
אופני פעולה
מנוע ה- SABER יכול לשמש בכלי רכב ממחלקות שונות, בעיקר בכלי רכב אווירית. הימצאותם של מספר אופני פעולה תספק אפשרות להמראה ונחיתה אופקית, טיסה באטמוספירה וכניסה למסלול.
ההמראה והטיסה באטמוספירה צריכות להתבצע באמצעות אופן הפעולה הראשון של המנוע. במקרה זה, כניסת האוויר פתוחה, ו"ליבה "מספקת אוויר דחוס לתא הבעירה. לאחר האצה למהירויות קוליות גבוהות, תא הבעירה בזרימה ישירה מופעל. השימוש בשני מעגלים, על פי חישובים, מספק מהירות טיסה של עד M = 5, 4.
להאצה נוספת משתמשים במצב השלישי. עליו, צריכת האוויר סגורה, וחמצן נוזלי מסופק לתא הבעירה הראשי. למעשה, בתצורה זו, ה- SABER הופך למראית עין של מנוע רקטות מסורתי. מצב זה מספק ביצועי טיסה מקסימליים.
יישומים
עד כה, המנוע ההיברידי מ- REL קיים רק בצורה של תיעוד ויחידות בודדות, אך תחומי היישום שלו כבר נקבעו. תחנות כוח כאלה צריכות להיות מעניינות בהקשר של פיתוח נוסף של תעופה ואסטרונאוטיקה, כולל. בצומת שני הכיוונים הללו.
SABER או מוצר דומה יהיו שימושיים ביצירת מטוסים אטמוספריים היפ -קוליים מבטיחים למטרות שונות. עם שימוש בטכנולוגיות כאלה, ניתן ליצור מטוסי תחבורה, נוסעים או צבא.
את מלוא הפוטנציאל של מנוע היברידי ניתן לשחרר בעזרת מטוס תעופה וחלל. במקרה זה, SABER תספק המראה ונחיתה אופקי, כמו גם יציאה לגבהים הנדרשים, ואחריה תאוצה וטיסה למסלול. למטוס חלל עם מנועים היברידיים יהיו יתרונות חשובים המקלים על התפעול.
ניתן ליישם את פיתוחי SABER כמרכיבים נפרדים. לדוגמה, REL מאמינה כי מערכת הקירור המפותחת של האוויר הנכנס יכולה לשמש במודרניזציה של קיימים או בפיתוח מנועי טורבו מבטיחים. את התוצאות המעניינות ביותר מכך ניתן להשיג בתחום התעופה המהירה.
בבסיסו, פרויקט SABER מציע מערכת טכנולוגיות מפתח לבניית מנוע רב-מצבי היברידי. על בסיסם, אתה יכול ליצור מוצר אמיתי של הממדים הנדרשים עם המאפיינים שצוין. לבדיקות הראשונות נוצר SABER בינוני בעל ביצועים גבוהים.אם יש עניין מצד הלקוחות, ייתכן שיופיעו שינויים חדשים העונים על דרישות ספציפיות.
תרגול מעשי
המחקרים והבדיקות הראשונים במסגרת פרויקט SABER התקיימו בתחילת העשיריות ונועדו למצוא פתרונות עיצוב אופטימליים. עד כה השלימה REL את העיצוב והחלה בתהליך בדיקת רכיבים בודדים של המנוע ההיברידי.
לפני מספר שבועות הודיעה חברת הפיתוח כי היא עורכת בדיקות ספסל של מערכת קירור האוויר. במהלך הבדיקה, מהירות האוויר בכניסת המכשיר הגיעה ל- M = 5, הטמפרטורה - 1000 ° C. דווח כי אב הטיפוס התמודד בהצלחה עם משימותיו וסיפק ירידה חדה ומהירה בטמפרטורת הזרימה. עם זאת, לא נקראו מספרים ספציפיים.
דיווחו בעבר על בדיקות על רכיבי מנוע אחרים. השלמת כל הפעילויות הללו מאפשרת ל- REL לעבור להרכבה של מנוע אב טיפוס מן המניין. הופעתו צפויה בשנים 2020-21. במקביל יתקיימו מבחני ספסל, על פי תוצאותיהם ניתן יהיה לקבוע את סיכויי הפיתוח האמיתיים.
Reaction Engines Limited מעריכה מאוד את הפרויקט החדש שלה ומאמינה שיש לו עתיד גדול. עד כמה הערכות כאלה אובייקטיביות והאם הן תואמות את המציאות לא ברור לגמרי. את התשובה לשאלות כאלה ניתן לתת רק בעוד כמה שנים, לאחר השלמת כל האמצעים הדרושים ויצירת מטוס אמיתי עם מנועי SABER.
