SABRE混合动力引擎。 为了大气和空间


段SABRE引擎

在过去的几年中,英国公司React Engines Limited(REL)与其他组织合作开发了SABER(协同空气呼吸火箭发动机-混合空气火箭发动机)项目。 该项目的目的是创建一种从根本上讲可以使用大气和液态氧化剂的新型混合动力发动机。 迄今为止,该项目已经取得了一些成功。

项目开发



REL SABRE引擎概念的核心是80年代嵌入和部分测试的想法。 当时,英国专家正在开发HOTOL航天器,为此提供了LACE型混合动力发动机。 该项目无法执行,但他的建议在新的发展中得到了应用。

当前形式的设计SABRE是在最近几十年之交开始的。 已经进行了一些研究,这些研究允许形成混合动力发动机的整体外观并确定其发展方式。 将来,REL设法吸引了潜在客户并获得了支持,从而加速了工作。


没有住房和整流罩的室内机。 从左到右:主燃烧室,压缩机和预冷器

迄今为止,REL已开发了大量设计文档,并已开始测试各个发动机组件。 为了测试产品,我们在英国和美国使用了两个自己的测试设施。

一些组件和概念已在实践中进行了测试,并证明了它们的潜力。 在不久的将来,将出现一个成熟的原型混合动力引擎,包括所有经过测试的组件。 他将在2020-21中开始在架子条件下进行测试。 适用于实际飞机上安装的发动机出现的时间仍然未知。 这很可能不早于二十世纪下半叶发生。

混合设计


SABRE产品必须在大气层及更高的环境中运行,以产生所需的牵引力并提供高速加速。 这些要求导致需要使用具有特征的特殊设计。 它包含涡轮喷气发动机,冲压发动机和液体火箭发动机的典型元素。 它们以不同的组合使用,使您可以在不同的飞行阶段使用多种操作模式。


发动机处于空气反应模式的原理。 蓝色小箭头指示冷冻空气的运动,红色箭头指示供给直流室的未冷却空气

SABRE引擎包括位于单个外壳中的几个基本元素。 产品的头部位于中央进气装置的正面进气口下方。 后者以锥形整流罩的形式制成,并且可以沿着发动机的轴线移动以改变向系统的空气供应。 在某些模式下,气源完全关闭。

进气装置的正后方是用于进气的冷却系统。 据估计,在高速飞行时,进气应被加热到1000°C或更高。 一个特殊的预冷却器,其中有几千个装有液氦的细管,应将空气温度降低到几分之一秒的负值。 提供了一种防冰系统。

发动机的中央部分是所谓的 核心-一种特殊的压缩机,设计用于压缩进入的空气,然后将其发送到燃烧室。 在这方面,SABRE与传统的涡轮喷气发动机相似,但是SABER在燃烧室和某些其他元件的后面没有涡轮。 压缩机由涡轮驱动,涡轮从空气冷却系统吸收能量。

SABRE燃烧室类似于流体火箭发动机。 建议使用涡轮泵来供应燃料和氧化剂-气态空气或液态氧,具体取决于运行模式。 在两种模式下,液化氢均用作燃料。



原型风冷系统

围绕主燃烧室的是第二室,类似于冲压发动机。 它旨在在某些模式下工作并增加发动机的总推力。 像主燃烧室一样,辅助直流也依靠氢气运行。

现在,SABRE项目的目标是开发一种性能相当高且尺寸有限的混合动力发动机。 成品的长度不得大于普惠F135系列产品的长度,长度不超过5,6 m,直径不超过1,2 m,同时应确保通用性和高性能。

根据操作模式,此选项SABRE将能够以高达M = 25的速度提供飞行。 在“空中”模式下的最大推力将达到350 kN,在火箭模式下将达到500 kN。 主要的积极特性是能够使用单个发动机解决所有问题。

操作模式


SABRE引擎可用于不同类别的设备,主要用于航空飞机。 几种运行模式的存在将提供水平起飞和着陆,在大气层飞行以及进入轨道的可能性。

SABRE混合动力引擎。 为了大气和空间
引擎的“核心”。 可见压缩机叶轮

由于发动机的第一种运行方式,应该在大气中进行起飞和飞行。 在这种情况下,进气口是打开的,“核心”将压缩空气输送到燃烧室。 在加速至高超声速之后,打开直流燃烧室。 根据计算,使用两个电路可提供高达M = 5,4的飞行速度。

为了进一步超频,使用第三种模式。 在其上,进气口被阻塞,液氧被供应到主燃烧室。 实际上,在这种配置下,SABRE成为了传统火箭发动机的外表。 此模式可提供最佳飞行性能。

应用领域


尽管REL的混合引擎仅以文档和单个单元的形式存在,但是其应用范围已经确定。 在航空和航天等进一步发展的背景下,此类发电厂应引起关注,包括 在这两个方向的交界处。

SABRE或类似产品将可用于制造有前途的高超声速航空器以用于各种目的。 使用此类技术,您可以制造运输机,客机或战斗机。


主燃烧室的外部单元

混合动力发动机的全部潜力可以借助航空飞机来展现。 在这种情况下,SABRE将提供水平起飞和降落以及进入所需高度的通道,然后进行加速和飞行。 具有混合动力发动机的航天器应具有简化其运行的重要优势。

SABRE开发可以实现为单独的组件。 因此,REL相信开发的用于进气的冷却系统可用于现代化现有发动机或开发有前途的涡轮喷气发动机。 由此产生的最有趣的结果可以在高速航空领域获得。

SABER项目的核心是提供一组用于构建混合多模式引擎的关键技术。 基于它们,您可以创建具有给定特性的所需尺寸的真实产品。 对于首次测试,将创建一个中型,高性能SABRE。 如果客户感兴趣,可能会出现满足特定要求的新修改。

实践训练


在SABER项目框架内的第一次研究和测试是在十年初开始的,旨在寻找最佳的设计解决方案。 迄今为止,REL已完成该项目的开发,并已开始测试混合动力发动机的各个组件。


支架上的冷却器。 指出了他作品的主要特征。

几周前,开发公司宣布对空气冷却系统进行台架测试。 在测试期间,设备入口处的空气速度达到M = 5,温度-1000°C。 据报道,该实验产品成功完成了其任务,并且使流动温度急剧而迅速地降低了。 但是,没有提供具体数字。

以前已经报告过检查其他发动机组件。 所有这些活动的完成使REL得以进行成熟的引燃发动机的组装。 其外观应在2020-21中使用。 然后,将进行基准测试,根据其结果将有可能确定真正的发展前景。

Reaction Engines Limited对其新项目表示赞赏,并相信它拥有美好的未来。 这样的估计有多客观,以及它们是否与现实相符尚不清楚。 这些问题的答案只能在完成所有必要措施并制造出带有SABRE发动机的真实飞机之后的几年内给出。
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反应发动机有限公司 / reactionengines.co.uk
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