Skylon

«Скайлон» (англ. Skylon) — название проекта британской компании Reaction Engines Limited (REL), согласно которому в будущем может быть создан беспилотный космолёт многоразового использования, который, как предполагается его разработчиками, сделает возможным недорогой и надёжный доступ в космос.

Скайлон
англ. Skylon
Тип беспилотный космолёт многоразового использования
Разработчик Reaction Engines Limited[d]
Производитель Reaction Engines Limited[d]
Главный конструктор Reaction Engines Limited[d]
Первый полёт середина 2020-х годов
Статус НИОКР
Единиц произведено 0
Стоимость программы разработки Предположительно £7,1 млрд (~$12 млрд на 2004)
Стоимость единицы £190 млн (предположительно)
 Медиафайлы на Викискладе

«Скайлон» будет способен подниматься в воздух как обычный самолёт и, достигнув гиперзвуковой скорости в 5,5 М и высоты в 26 километров, переходить на питание кислородом из собственных баков, чтобы выйти на орбиту. Садиться он будет тоже как самолёт. Таким образом, британский космолёт не только должен выходить в космос без применения разгонных ступеней, внешних ускорителей или сбрасываемых топливных баков, но и осуществлять весь этот полёт, используя одни и те же двигатели (в количестве двух штук) на всех этапах, начиная с рулёжки по аэродрому и заканчивая орбитальным участком.

Согласно проекту «Скайлон» будет способен доставить в космос приблизительно 12 тонн груза (для низкой экваториальной орбиты); по оценкам, «Скайлон» снизит стоимость выведения грузов в 15—50 раз.

Предварительная экспертиза этого проекта признала, что технических и конструктивных ошибок в нём нет. Сейчас компания занимается созданием демонстратора (прототипа) двигателя космолёта.

Конструкция

Силовая установка
Ранний дизайн двигателя SABRE в разрезе

Ключевой частью проекта является уникальная силовая установка — два многорежимных турборакетнопрямоточных двигателя (англ. hypersonic precooled hybrid synergistic air breathing rocket engine — SABRE — гиперзвуковой комбинированный синергетический воздушно-реактивный/ракетный двигатель с предварительным охлаждением). То есть, это турборакетные двигатели с дополнительными прямоточными контурами.

Прямоточные камеры сгорания располагаются кольцеобразно вокруг ракетных.

Принцип работы двигателей

В основные (ракетные) камеры сгорания (их по 4 в каждом двигателе) подаются топливо (жидкий водород) и окислитель — либо атмосферный воздух, нагнетаемый турбокомпрессором и сильно охлаждаемый при прохождении через теплообменник (воздушно-реактивный режим), либо жидкий кислород из баков (ракетный режим).

Турбокомпрессор приводится во вращение газовой турбиной, на которую в качестве рабочего тела подаётся нагретый гелий, получающий тепло от охлаждаемого в теплообменнике воздуха и дополнительно разогреваемый при охлаждении им сопел. Затем гелий охлаждается частью топлива — жидким водородом (гелиевый цикл).

Кроме того, двигатели оснащены вспомогательными прямоточными камерами сгорания, питаемыми воздухом из внешних обходных каналов и используемыми для сжигания излишков водорода, испаряющегося при охлаждении воздуха, не попавшего в теплообменники двигателей во время их работы в воздушно-реактивном режиме. Таким образом, прямоточный контур создаёт некоторую часть тяги, наиболее значительную при низких скоростях полёта (в отличие от турбопрямоточных двигателей, где прямоточный контур тем эффективнее, чем больше скорости полёта).

Ход разработки

В 1989 году один из разработчиков проекта HOTOL Алан Бонд создал компанию Reaction Engines Limited (REL), которая начала разработку орбитального самолёта Skylon, для обхода недостатков отвергнутого проекта HOTOL.

В 1992 году была определена сумма проекта — около 10 млрд $.

Несмотря на то, что проекту уже более 25 лет, до сих пор не создано ни одного полноразмерного действующего образца двигателя будущего аппарата.

В ноябре 2012 года компания REL провела ряд испытаний концепта[уточнить] двигателя, под наблюдением Европейского космического агентства, и сообщила о том, что их результаты были успешны, и что основные технические трудности были преодолены[1].

17 июля 2013 года правительство Великобритании объявило о планах инвестировать в развитие воздушно-двигателя SABRE 60 млн фунтов стерлингов[2]; таким образом, самый амбициозный и смелый космический проект последних десятилетий получил признание и деньги на дальнейшие работы.

22 сентября 2016 года REL сообщила, что перешла к окончательному этапу разработки полнофункционального прототипа двигателя SABRE. Изначально SABRE разрабатывался как двигатель для космолёта «Скайлон», однако позднее разработкой заинтересовались британская оборонная корпорация BAE Systems и правительство Великобритании, выкупившие часть акций Reaction Engines[3].

Уже до конца 2017 года разработчики планировали создать первый полнофункциональный прототип SABRE. Работая в атмосферном режиме, он должен был развивать скорость до пяти чисел Маха (свыше 6000 км/ч), после чего переходить в ракетный режим. Первый прототип должен был иметь размеры, схожие с габаритами двигателя F135 (длиной 5,6 м и диаметром 1,2 м), устанавливаемого на истребители F-35, и, работая в атмосферном режиме, развивать тягу до 196 кН (двигатель F135 — 191 кН в режиме форсажа). При этом планировалось, что полноразмерный двигатель смог бы развивать тягу до 667 кН.

Первые испытания двигателей SABRE были запланированы на 2019 год[4][5]; постройка полноразмерного двигателя SABRE запланирована на 2020 год[6].

В марте 2019 компания Reaction Engines защитила эскизный проект относительно компактного гибридного гиперзвукового ракетного двигателя SABRE[7]. Согласно сообщению Европейского космического агентства, с этого момента в следующие полтора года разработчики проведут испытания отдельных узлов новой силовой установки. Благодаря защите проекта, REL сможет приступить к сборке и испытаниям отдельных узлов SABRE.

В сентябре 2019 г. Космическое агентство Великобритании объявило о начале тесного сотрудничества с Австралийским космическим агентством над проектом гиперзвукового «космического самолёта». Как сообщило CNN, в рамках соглашения агентства создадут космоплан, который к 2030 году сократит перелёт между Лондоном и Сиднеем на 80 %, до четырёх часов.

Компания Reaction Engines получила на разработку двигателя более 100 миллионов фунтов стерлингов.

Демонстратор газогенератора силовой установки, работающий на атмосферном воздухе и жидком водороде, будет проходить испытания в строящемся исследовательском центре в британском Бакингемшире, сейчас компания завершает строительство там испытательного комплекса, на котором состоится первая наземная демонстрация двигателя SABRE[8].

Испытательные полёты планируют начать ближе к середине 2020-х годов. Первый коммерческий полёт должен состояться к 2030-м годам.

Предполагаемые технические данные
Схема космолёта «Скайлон»
  • Экипаж: нет, дистанционное управление с земли
  • Длина: 82 м
  • Размах крыла: 25 м
  • Вес без груза: 41 т
  • Вес в нагруженном состоянии: ~275 т

См. также

Ссылки

Примечания
  1. Skylon spaceplane engine concept achieves key milestone // BBC News, 2012
  2. British Government to invest £60 million in world's first air-breathing rocket engine | Reaction Engines (англ.). www.reactionengines.co.uk. Дата обращения: 14 сентября 2019.
  3. Nov 1, 2015 Guy Norris | Aviation Week, Space Technology. BAE Takes Stake In Reaction Engines Hypersonic Development (англ.). aviationweek.com. Дата обращения: 14 сентября 2019.
  4. Space Plane Tech Could Power Hypersonic Aircraft for US Military
  5. Самолёт Skylon доберётся в любую точку мира за 4 часа // Популярная механика.
  6. Англия завершает разработку супер двигателя // «Военно-промышленный курьер».
  7. Британцы защитили проект гибридного ракетного двигателя // nplus1.ru
  8. Лондон приступил к разработке гиперзвукового «космического самолёта» // 360tv.ru, 26 сентября 2019
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.