Selama beberapa tahun terakhir, perusahaan Inggris Reaction Engines Limited (REL), bekerja sama dengan organisasi lain, telah mengembangkan proyek SABRE (Synergetic Air Breathing Rocket Engine). Tujuan dari proyek ini adalah untuk menciptakan mesin hybrid baru yang secara fundamental mampu menggunakan udara atmosfer dan oksidator cair. Sampai saat ini, proyek tersebut telah menunjukkan beberapa keberhasilan.
Pengembangan proyek
Konsep mesin REL SABRE didasarkan pada ide-ide yang ditetapkan dan sebagian diuji kembali pada tahun delapan puluhan. Pada saat itu, spesialis Inggris sedang mengembangkan pesawat luar angkasa HOTOL, di mana mesin hibrida tipe LACE diusulkan. Proyek itu tidak dapat dilaksanakan, tetapi proposalnya digunakan dalam perkembangan baru.
Desain SABRE dalam bentuknya saat ini dimulai pada pergantian dekade terakhir. Beberapa penelitian telah dilakukan untuk membentuk tampilan keseluruhan mesin hybrid dan menentukan jalur pengembangannya. Di masa depan, REL dapat menarik minat pelanggan potensial dan mendapatkan dukungan, yang mempercepat pekerjaan.
Saat ini, REL telah menyelesaikan sebagian besar dokumentasi desain dan mulai menguji komponen mesin individu. Dua fasilitas pengujian internal di Inggris dan Amerika Serikat digunakan untuk menguji produk.
Beberapa komponen dan konsep telah diuji dalam praktik dan telah terbukti potensinya. Dalam waktu dekat, prototipe lengkap dari mesin hibrida harus tersedia, termasuk semua komponen yang diuji. Pengujiannya di bawah kondisi stand akan dimulai pada 2020-21. Waktu kemunculan mesin yang cocok untuk dipasang di pesawat nyata masih belum diketahui. Ini mungkin tidak akan terjadi sampai paruh kedua tahun dua puluhan.
Desain hibrida
Produk SABRE harus beroperasi di atmosfer dan sekitarnya, mengembangkan daya dorong yang diperlukan dan memberikan akselerasi hingga kecepatan tinggi. Persyaratan tersebut telah menyebabkan perlunya desain khusus dengan fitur-fitur tertentu. Ini berisi elemen karakteristik mesin roket turbojet, ramjet dan cairan-propelan. Penggunaannya dalam kombinasi yang berbeda memungkinkan untuk memiliki beberapa mode operasi untuk berbagai tahap penerbangan.
Mesin SABRE berisi beberapa komponen utama yang ditempatkan dalam satu rumahan. Bagian kepala produk diberikan di bawah asupan udara frontal dengan badan tengah. Yang terakhir dibuat dalam bentuk fairing kerucut dan dapat dipindahkan sepanjang sumbu mesin untuk mengubah pasokan udara ke sistem. Dalam beberapa mode, pasokan udara benar-benar dimatikan.
Sebuah sistem pendingin untuk udara yang masuk ditempatkan tepat di belakang intake. Dihitung bahwa saat terbang dengan kecepatan tinggi, saluran masuk udara harus memanas hingga suhu 1000 ° C atau lebih tinggi. Pra-pendingin khusus dengan beberapa ribu tabung tipis yang diisi dengan helium cair harus mengurangi suhu udara ke nilai negatif dalam sepersekian detik. Sistem anti-icing disediakan.
Bagian tengah mesin ditempati oleh apa yang disebut. intinya adalah kompresor khusus yang dirancang untuk memampatkan udara yang masuk sebelum dikirim ke ruang bakar. Dalam hal ini, SABRE mirip dengan mesin turbojet tradisional, tetapi tidak memiliki turbin di belakang ruang bakar dan beberapa elemen lainnya. Kompresor digerakkan oleh turbin yang mengambil energi dari sistem pendingin udara.
Ruang bakar dari komposisi SABRE mirip dengan rakitan mesin roket propelan cair. Dengan bantuan pompa turbo, diusulkan untuk memasok bahan bakar dan oksidator - udara gas atau oksigen cair, tergantung pada mode operasi. Dalam kedua mode, hidrogen cair digunakan sebagai bahan bakar.
Di sekitar ruang bakar utama terdapat ruang kedua yang mirip dengan mesin ramjet. Ini dirancang untuk bekerja dalam mode tertentu dan meningkatkan daya dorong mesin total. Seperti ruang bakar utama, ruang bakar sekali-melalui bantu berjalan dengan hidrogen.
Sekarang tujuan dari proyek SABRE adalah untuk mengembangkan mesin hybrid dengan kinerja yang cukup tinggi dan dimensi yang terbatas. Produk jadi tidak boleh lebih besar dari seri Pratt & Whitney F135 - panjangnya tidak lebih dari 5,6 m dan diameter kurang dari 1,2 m. Pada saat yang sama, keserbagunaan dan kinerja tinggi harus dipastikan.
Bergantung pada mode operasi, opsi SABRE seperti itu akan dapat terbang dengan kecepatan hingga M = 25. Daya dorong maksimum dalam mode "udara" akan mencapai 350 kN, dalam mode roket - 500 kN. Fitur positif utama adalah kemampuan untuk menyelesaikan semua masalah menggunakan satu mesin.
Mode operasi
Mesin SABRE dapat digunakan pada kendaraan dari berbagai kelas, terutama pada kendaraan dirgantara. Kehadiran beberapa mode operasi akan memberikan kemungkinan lepas landas dan mendarat horizontal, terbang di atmosfer dan masuk ke orbit.
Lepas landas dan terbang di atmosfer harus dilakukan dengan menggunakan mode operasi mesin pertama. Dalam hal ini, asupan udara terbuka, dan "inti" memasok udara terkompresi ke ruang bakar. Setelah akselerasi ke kecepatan supersonik tinggi, ruang bakar aliran langsung dihidupkan. Penggunaan dua sirkuit, menurut perhitungan, memberikan kecepatan terbang hingga M = 5, 4.
Untuk akselerasi lebih lanjut, mode ketiga digunakan. Di atasnya, asupan udara ditutup, dan oksigen cair disuplai ke ruang bakar utama. Bahkan, dalam konfigurasi ini, SABRE menjadi mirip dengan mesin roket tradisional. Mode ini memberikan kinerja penerbangan maksimum.
Aplikasi
Sejauh ini, mesin hybrid dari REL hanya ada dalam bentuk dokumentasi dan unit individu, tetapi area aplikasinya sudah ditentukan. Pembangkit listrik tersebut harus menarik dalam konteks pengembangan lebih lanjut dari penerbangan dan astronotika, termasuk. di persimpangan dua arah ini.
SABRE atau produk serupa akan berguna dalam pembuatan pesawat atmosfer hipersonik yang menjanjikan untuk berbagai keperluan. Dengan penggunaan teknologi seperti itu, dimungkinkan untuk membuat pesawat angkut, penumpang atau militer.
Potensi penuh dari mesin hibrida dapat dilepaskan dengan pesawat luar angkasa. Dalam hal ini, SABRE akan menyediakan lepas landas dan pendaratan horizontal, serta pintu keluar ke ketinggian yang diperlukan, diikuti dengan akselerasi dan penerbangan ke orbit. Pesawat luar angkasa dengan mesin hibrida harus memiliki keunggulan penting yang membuatnya lebih mudah dioperasikan.
Pengembangan SABRE dapat diimplementasikan sebagai komponen terpisah. Misalnya, REL percaya bahwa sistem pendingin udara masuk yang dikembangkan dapat digunakan dalam modernisasi yang ada atau dalam pengembangan mesin turbojet yang menjanjikan. Hasil yang paling menarik dari ini dapat diperoleh di bidang penerbangan berkecepatan tinggi.
Pada intinya, Proyek SABRE menawarkan serangkaian teknologi utama untuk membangun mesin multi-mode hybrid. Atas dasar mereka, Anda dapat membuat produk nyata dari dimensi yang diperlukan dengan karakteristik yang ditentukan. Untuk pengujian pertama, SABRE berukuran sedang dan berkinerja tinggi dibuat. Jika ada minat dari pelanggan, modifikasi baru mungkin muncul yang memenuhi persyaratan tertentu.
Praktek praktis
Studi dan tes pertama dalam kerangka proyek SABRE berlangsung pada awal kesepuluh dan dimaksudkan untuk menemukan solusi desain yang optimal. Sampai saat ini, REL telah menyelesaikan desain dan telah memulai proses pengujian komponen individu dari mesin hybrid.
Beberapa minggu yang lalu, perusahaan pengembang mengumumkan bahwa mereka sedang melakukan tes bangku sistem pendingin udara. Selama pengujian, kecepatan udara di saluran masuk ke perangkat mencapai M = 5, suhu - 1000 ° C. Dilaporkan bahwa prototipe berhasil mengatasi tugasnya dan memberikan penurunan suhu aliran yang tajam dan cepat. Namun, tidak ada nomor spesifik yang disebutkan.
Sebelumnya dilaporkan pemeriksaan pada komponen mesin lainnya. Penyelesaian semua aktivitas ini memungkinkan REL untuk melanjutkan ke perakitan mesin prototipe lengkap. Penampilannya diharapkan pada 2020-21. Pada saat yang sama, tes bangku akan diadakan, yang hasilnya akan memungkinkan untuk menentukan prospek pengembangan yang sebenarnya.
Reaction Engines Limited sangat menghargai proyek barunya dan percaya bahwa ia memiliki masa depan yang cerah. Seberapa objektif penilaian tersebut dan apakah penilaian tersebut sesuai dengan kenyataan tidak sepenuhnya jelas. Jawaban atas pertanyaan seperti itu hanya dapat diberikan dalam beberapa tahun, setelah menyelesaikan semua tindakan yang diperlukan dan pembuatan pesawat nyata dengan mesin SABRE.
