Многоразовый космоплан Skylon

[Крупин]

Свежая статейка:
Гибридный ракетный двигатель испытают в горячем комплексе
https://nplus1.ru/news/2017/12/20/hotairfacility

Британская компания Reaction Engines приступила к строительству горячего испытательного комплекса, в котором будут проводиться проверки перспективных гибридных ракетных двигателей, разрабатываемых по проекту SABRE. Как пишет Aviation Week, строительство комплекса ведется в аэропорту «Фронт-Рейндж» в Колорадо. Как ожидается, предприятие заработает уже в 2018 году.

Для охлаждения поступающего воздуха Reaction Engines уже разработала систему, представляющую собой сеть трубок диаметром один миллиметр и общей протяженностью около двух тысяч километров. Толщина стенки одной трубки составляет 20 микрон. Сеть этих трубок будет покрывать внешнюю стенку воздуховодов.

В сами трубки под давлением в 200 бар (197 атмосфер) будет подаваться жидкий гелий, выполняющий роль теплоносителя. По расчетам разработчиков, система позволит охлаждать поступающий воздух до необходимо рабочей температуры всего за 1/20 секунды (ранее компания указывала временной промежуток в 1/100 секунды).

(про жидкий гелий "опечатка" -гелий газообразный)

Между тем, Reaction Engines планирует начать испытания газогенератора перспективного гибридного двигателя SABRE в 2020 году. К этому же времени планируется провести испытания остальных систем силовой установки, включая подачу топлива, зажигание и выключение. В 2021 году двигатель планируется впервые испытать в сборе.

Разработать двигатель SABRE планируется в несколько этапов. На первом из них будет создана силовая установка — демонстратор технологий. Как ожидается, в атмосферном режиме полета он сможет развивать тягу до 196 килоньютонов. При этом полноценная силовая установка в этом режиме будет выдавать уже 667 килоньютонов.

[Кремальера]

У него же ноги из Хотола растут,про который я ,еще будучи пионером,в ЮТ  читал.Старая эта птичка,хоть и элегантная.Однако это тех.решение имеет право на существование.Авторы на него всю свою жизнь положили и думаю,сейчас как никогда близки к реализации:материалы за эти годы прибавили сильно,плюс цена оборудования упала ,появилось то о чем даже и не могли мечтать(привет Relativity).И здесь важен не столько концепт орбитального транспорта,сколько сам двигатель в железе-по сути без преувеличения- инопланетная технология.Да и "рыжая спесь англичанок" здесь тоже наверняка порылась.,как-то давно читал в желтушном(еще печатном)Daily Mirror про интерес к проекту Rolls-Royce и даже Виндзоров.

[Anatoly]

... здесь важен не столько концепт орбитального транспорта, сколько сам двигатель в железе...

ИМХО, да и сам концепт авиакосмического самолета тоже более экономически-эффективная схема вывода на орбиту с планеты, имеющей атмосферу,  т.к. атмосфера не мешает (как при ракетном выводе), а способствует - поставляя "рабочее тело" извне изделия...
Также рискну предположить, что "в будущем" именно воздушно-реактивные системы будут использоваться для этапа прохождения атмосферы...

[bob]

рискну предположить, что "в будущем" именно воздушно-реактивные системы будут использоваться для этапа прохождения атмосферы...

Согласен. Незачем проламываться через атмосферу как топор, расшибая лоб, упираясь при этом в формулу Циолковского и низкий удельный импульс ракетных двигателей в сравнении с воздушно-реактивными, особенно прямоточными (а у них самый высокий удельный импульс из возможных, даже ядерно-ионных). Но, увы, это очень сложно технологически, поэтому пока и есть только робкие попытки: воздушные старты, отечественная гиперзвуковая ракета, вот этот скайлон... Со временем, скорее всего, эти трудности всё-же будут преодолены и космос станет доступнее.

[Крупин]

т.к. атмосфера не мешает (как при ракетном выводе), ...

При ракетном выводе атмосфера не слишком мешает, поскольку ракета стартует вертикально с нулевой начальной скоростью, а плотные слои атмосферы кончаются где-то на уровне 20-30км высоты. Ракета на такой дистанции не успевает набрать большую скорость, она разгоняется до первой космической уже на сотни-километровых высотах, где атмосфера не слишком действует. Вот обратная задача сложна - ракета почти на первой космической сваливается в атмосферу - здесь как бы не сгореть и не расплющиться.

Вот для космического самолёта как раз атмосфера - препятствие, поскольку он длительное время вынужден разгоняться в достаточно плотных слоях - атмосфера сильно его тормозит и нагревает. У самолёта в отличие от ракеты много балласта - толще обшивка, крылья и проч. Если все эти минусы не перекроются использованием атмосферного кислорода, самолёт вряд ли выдержит соревнование с ракетой, которая конструктивно проще и легче.

[Anatoly]

т.к. атмосфера не мешает (как при ракетном выводе), ...

При ракетном выводе атмосфера не слишком мешает, поскольку ракета стартует вертикально с нулевой начальной скоростью, а плотные слои атмосферы кончаются где-то на уровне 20-30км высоты. Ракета на такой дистанции не успевает набрать большую скорость...

На атмосферном участке ракета набирает как минимум сверхзвуковую, а как максимум так гиперзвуковую скорость - т.н. момент Max Q - и аэродинамические нагрузки на этом участке должны быть скомпенсированы конструктивно - а это далеко не только "лишний вес" и "соответствующие материалы" 
Кроме этого, на вертикальном участке траектории выведения требуется обеспечить тяговооруженность системы заметно больше единицы - а это и сложность/ресурс двигателей и - главное! - большой расход рабочего тела - фактически, большая часть топлива первой ступени уходит именно на прохождение атмосферного участка.

Вот для космического самолёта как раз атмосфера - препятствие, поскольку он длительное время вынужден разгоняться в достаточно плотных слоях - атмосфера сильно его тормозит и нагревает. У самолёта в отличие от ракеты много балласта - толще обшивка, крылья и проч. Если все эти минусы не перекроются использованием атмосферного кислорода, самолёт вряд ли выдержит соревнование с ракетой, которая конструктивно проще и легче.

Основной "бонус" атмосферы - не кислород, а сама атмосфера, становящаяся неисчерпаемым (пока не исчерпается атмосфера) источником "рабочего тела" для двигателя - если, к примеру, рассматривать схемы типа "атомного прямоточника" (это реальность - см. https://en.wikipedia.org/wiki/Project_Pluto) - так для движения в атмосфере вообще не нужно топливо - т.е. та масса топлива (и, соответственно, резервуары для него), что ракета "сжигает" со старта и до выхода из атмосферы - может быть уже как максимум не нужна, а как минимум - значительно сокращена - именно это имелось в виду под "топливной эффективностью".
АКС (авиационно-космическая система) не нуждается в разгоне в плотных слоях атмосферы, т.к. ее задача - просто пройти эти высоты (что, кстати, делается с применением намного меньшей мощности двигателей (и, соответственно, много меньшего расхода топлива) - для грузовых и/или пассажирских самолетов тяговооруженность почти никогда не превышает 0,5) - и только в стратосфере, на прямоточниках (для которых, опять-таки не требуется высокая мощность в силу использования системой подъемной силы пока есть атмосфера) - начинается разгон - а там и тепловые и силовые нагрузки существенно меньше (и приемлемые схемы их преодоления уже давно отработаны)...
В итоге - для всех вариантов АКС - доступны во-первых несложная в достижении многоразовость, а во-вторых - значительно (в разы) больший процент полезной нагрузки для выведения (к примеру - для "Гурколета", не использовавшего как и Скайлон ЯПВРД, эта величина 8% - в два раза больше Сатурн V и в 5 раз больше Space Shuttle).

ИМХО, ракетная система выведения - это наследие "холодной войны" - если бы этого противостояния не было - (то все развивалось бы много медленнее и не факт, что космос был бы кому-то настолько нужен, чтобы туда лезть) - и ракетные и авиационные системы развивались бы параллельно - и ситуаций, когда "на два проекта не хватает средств - надо выбрать что-то одно" (как было с Р7 и КР "Буря") - просто не было бы...
Ракетная техника, ИМХО, является примером "наивозможно более быстрого достижения результата" в ситуации жесткого лимита времени и наличия "неограниченного финансирования" - при отсутствии таких условий - такого развития бы не было...

ИМХО - и Скайлон, кстати, хорошее подтверждение этой модели - неспешное развитие проекта, сдерживаемое только выделяемыми на него ресурсами (людскими и - главное! - финансовыми)...

[Крупин]

Применим формулу V²=2*a*h - где  V- скорость a - ускорение h - высота. Возьмём одиннадцатикратную перегрузку, т.е. a=10g . Тогда V²=20*g*h При высоте h=20км = 20000м скорость в соответствии с этой формулой будет всего лишь = 2000м/с = 2км/с. Это вчетверо меньше первой космической скорости, а по удельной энергии меньше аж в 16 раз.

так что львиную долю скорости и энергии ракета приобретает уже за пределами атмосферы (плотных её слоёв).

[Anatoly]

Применим формулу V²=2*a*h - где  V- скорость a - ускорение h - высота. Возьмём одиннадцатикратную перегрузку, т.е. a=10g . Тогда V²=20*g*h При высоте h=20км = 20000м скорость в соответствии с этой формулой будет всего лишь = 2000м/с = 2км/с. Это вчетверо меньше первой космической скорости, а по удельной энергии меньше аж в 16 раз.

так что львиную долю скорости и энергии ракета приобретает уже за пределами атмосферы (плотных её слоёв).

а разве с этим кто-то спорит?

Просто рассматривается, сколько ресурсов уходит на преодоление атмосферы "вертикальным ракетным" способом - и это сравнивается с "горизонтальным самолетным" не в пользу первого

Мимоходом - 10-11g - это вообще-то немало (а если снижать ускорение - то растет запас потребного топлива): не только не каждый человек выдержит, но и не каждое оборудование - в отличие от АКС, где перегрузок на этапе выведения может практически вообще не быть, а перегрузки при торможении и посадке - не только контролируемы в широких пределах, но и значительно меньше, чем у ракетных СА...

[Есть ли жизнь на Марсе?]

Британская компания Reaction Engines защитила эскизный проект относительно компактного гибридного гиперзвукового ракетного двигателя SABRE, который будет эффективно работать как в атмосфере, так и в вакууме. Согласно сообщению Европейского космического агентства, теперь в ближайшие полтора года разработчики проведут испытания отдельных узлов новой силовой установки...
Благодаря защите проекта Reaction Engines сможет приступить к сборке и испытаниям отдельных узлов SABRE. В частности, демонстратор газогенератора силовой установки, работающий на атмосферном воздухе и жидком водороде, будет проходить испытания в строящемся исследовательском центре в британском Бакингемшире.

Разработка гибридного ракетного двигателя SABRE ведется с 2016 года. По итогам этой программы планируется создать силовую установку, габариты которой будут соответствовать габаритам турбореактивного двухконтурного двигателя с форсажной камерой F135, устанавливаемого на американские истребители F-35 Lightning II. Его длина составляет 5,6 метра, а диаметр — 1,2 метра.
Согласно проекту, двигатель получит универсальные камеру сгорания и сопло. На старте и при разгоне SABRE будет работать как обычный прямоточный реактивный двигатель, работая на атмосферном воздухе и жидком водороде. На этом этапе воздух будет подаваться в газогенератор по обводным воздухозаборникам, идущим вокруг системы подачи топлива и окислителя.
При достижении скорости в 5 чисел Маха двигатель будет переходить в ракетный режим, в котором в качестве окислителя будет использоваться уже жидкий кислород. Воздуховоды же будут перекрываться. В ракетном режиме двигатель сможет обеспечить разгон до скорости в 25 чисел Маха. Ранее сообщалось, что испытания полностью собранной силовой установки могут состояться в 2020-2021 году...

(«N+1», 14 марта 2019г.)

[Кремальера]

Молодцы,не сдаются.Сколько лет уже.

[drzerg]

Не "на старте" а на "начальном этапе полета". Переводчик надмозг. На старте прямоточные двигатели не очень работают.

[Anatoly]

На новом полигоне Reaction Engines прошел первый полноценный тест "кулера" для движка SABRE - https://newatlas.com/sabre-hypersonic-engine-precooler-test/59204/

Мультик где именно этот кулер сидит на нижеприведенной фотке испытательного стенда - https://www.youtube.com/watch?v=3xgtqM_x6d8

[Golossvyshe]

Молодцы,не сдаются. Сколько лет уже.

Ну как же не молодцы. Конечно молодцы, 37 лет лохам мозги парить.
Я бы на их месте нипочём не стал сдаваться, на хорошем-то окладе. 

success story – прожектус, не достигший декларированной цели, но приведший к существенному укреплению материального благосостояния участников, а также повышению стоимости персонального бренда.

[Streamflow]

Ну как же не молодцы.   Конечно молодцы, 37 лет лохам мозги парить.
Я бы на их месте нипочём не стал сдаваться, на хорошем-то окладе. 

Правильно, зачем сдаваться на хорошем окладе? Да и характеристики у Сабли (Сейбра) совсем не айс - писал я на эту тему когда-то: http://www.synerjetics.ru/article/synerjet.htm

Но, если они реально сделают свой теплообменник - тогда они, всё-таки, будут молодцы. И с этим теплообменником не только Саблю можно будет сделать.

[Anatoly]

к вопросу "откуда ветер дует" может быть... -

Изначально SABRE разрабатывался как двигатель для космолёта Skylon, однако позднее разработкой заинтересовались британская оборонная корпорация BAE Systems и правительство Великобритании, выкупившие часть акций Reaction Engines...
...полнофункциональный прототип SABRE... в атмосферном режиме, он сможет развивать скорость до пяти чисел Маха (свыше 6000 км/ч), после чего будет переходить в ракетный режим. Первый прототип будет иметь размеры, схожие с габаритами двигателя F135, устанавливаемого на истребители F-35 Lightning II (длина – 5,6 м, диаметр – 1,2 м), и, работая в атмосферном режиме, сможет развивать тягу до 196 кН (двигатель F135 – 191 кН в режиме форсажа)...

- ИМХО, утверждать ничего нельзя и даже гадать представляется несколько преждевременным, но вот просвечивающая тут задумка с помощью качественно-нового движка перевести существующую авиационную систему в статус около авиационно-космической - достаточно оригинальна и вполне заслуживает учета "как вариант"...

[Streamflow]

...но вот просвечивающая тут задумка с помощью качественно-нового движка перевести существующую авиационную систему в статус около авиационно-космической - достаточно оригинальна и вполне заслуживает учета "как вариант"...

И откуда этот вывод "просвечивает"?

[Anatoly]

...но вот просвечивающая тут задумка с помощью качественно-нового движка перевести существующую авиационную систему в статус около авиационно-космической - достаточно оригинальна и вполне заслуживает учета "как вариант"...

И откуда этот вывод "просвечивает"?

в т.ч. и из списка "заинтересовавшихся" настолько, что готовы вкладываться финансово:

On 25 September 2017 it was announced that the U.S. Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) had awarded a contract to Reaction Engines for an undisclosed amount to conduct high-temperature airflow testing at a Colorado, United States site of a Reaction Engines precooler called HTX. Testing work is scheduled to start in 2018.

On April 2018 Reaction Engines announced Boeing and Rolls-Royce would joining BAE Systems as investors in SABRE engine development. A total of $37.5 million of new funding is to be provided including contributions from Baillie Gifford Asset Management and Woodford Investment Management

[Streamflow]

...но вот просвечивающая тут задумка с помощью качественно-нового движка перевести существующую авиационную систему в статус около авиационно...й - достаточно оригинальна и вполне заслуживает учета "как вариант"...

...в т.ч. и из списка "заинтересовавшихся" настолько, что готовы вкладываться финансово:

А какая авиационная система "просвечивает", по Вашему, из списка "заинтересовавшихся"для перевода её в статус около авиационной?

[Dem]

с любым другим криогенным топливом (хоть даже и метаном), если адекватно перерасчитать сечения кулера для обеспечения потребного теплового потока...

Но нам ещё и нужное соотношение компонентов надо обеспечивать...

[Anatoly]

с любым другим криогенным топливом (хоть даже и метаном), если адекватно перерасчитать сечения кулера для обеспечения потребного теплового потока...

Но нам ещё и нужное соотношение компонентов надо обеспечивать...

естественно... - и это поменяет развесовку аппарата...
И сдается мне что и отношение масс ПН к стартовой тоже изменится причем, из-за большей плотности жидкого метана и более высокой доступной температуры хранения (менее массовое и затратное оборудование для хранения) возможно, что даже и в лучшую сторону...