Pemerintah Inggris telah mengumumkan bahwa mereka siap untuk menginvestasikan 60 juta pound (hampir 3 miliar rubel) dalam proyek perusahaan swasta Reaction Engines. Insinyur perusahaan berharap untuk membangun model kerja mesin jet komersial baru. Mesin tersebut akan diberi nama Saber, singkatan dari Synergetic Air-Breathing Rocket Engine. Saat ini, uji laboratorium prototipe mesin baru telah berhasil diselesaikan, yang menjadi insentif tambahan bagi negara untuk berinvestasi dalam proyek ini.
Sebuah pesawat berbasis mesin Sabre akan mampu mencapai stratosfer hanya dalam 15 menit, dan menempuh jarak, misalnya, dari Australia ke Amerika Serikat hanya dalam 4 jam. Kecepatan pesawat seperti itu akan melebihi kecepatan suara dengan faktor 5 sekaligus. Saat ini, Reaction Engines berencana untuk melengkapi pesawat Skylon mereka yang terkenal dengan mesin baru, yang berpotensi dapat berakselerasi hingga 5635 km / jam. Menurut perwakilan perusahaan Inggris, Skylon memiliki setiap kesempatan untuk menjadi "pesawat ruang angkasa" nyata dan terbang di orbit rendah bumi.
Mesin tradisional, yang digunakan dalam penerbangan saat ini, memerlukan pengangkutan tangki khusus yang diisi dengan oksigen cair jika pesawat mencapai kecepatan lebih dari 3000 km / jam dalam penerbangan. Pesawat seperti itu tidak dapat "menghirup" udara biasa, karena akan memanas hingga suhu yang sangat tinggi. Pada saat yang sama, mesin Sabre memungkinkan penggunaan udara alih-alih oksigen cair: ia dilengkapi dengan seluruh sistem tabung yang diisi dengan helium. Saat udara melewati tabung ini, helium mendinginkannya dan oksigen dari suhu yang dibutuhkan (-150 derajat Celcius bukan 1000 derajat asli) dikirim langsung ke mesin.
Dikembangkan oleh Reaction Engines, mesin Sabre mampu beroperasi dalam 2 mode: sebagai mesin jet dan sebagai mesin roket. Menurut perwakilan perusahaan, penggunaan mesin ini pada pesawat Skylon akan memungkinkan kecepatan suara 5 kali lipat di atmosfer bumi dan 25 kali di luar angkasa. Elemen kunci dari mesin ini, yang memungkinkannya bekerja secara efektif di dalam atmosfer, adalah precooler, di mana udara luar yang masuk dengan suhu sekitar 1000 derajat didinginkan hingga suhu -150 derajat hanya dalam seperseratus menit. kedua.
Setelah Skylon memasuki ruang angkasa, ia dapat dimasukkan ke dalam apa yang disebut "mode luar angkasa". Dalam hal ini, pesawat akan dapat tinggal di orbit rendah bumi selama 36 jam. Kali ini lebih dari cukup, misalnya untuk meluncurkan satelit. Selain itu, ini akan menjadi teknologi yang sangat menguntungkan. Menurut Alan Bond, yang merupakan pendiri perusahaan, jumlah yang dibutuhkan untuk meluncurkan satelit dan misi serupa lainnya dapat segera dikurangi hingga 95% jika produksi komersial mesin Sabre ditetapkan.
Selain itu, pesawat ruang angkasa baru yang dibangun dengan mesin jet udara dapat menjadi prospek yang sangat baik di pasar wisata ruang angkasa. Dalam hal ini, Reaction Engines perusahaan Inggris bisa menjadi pesaing yang sangat kuat untuk Virgin Galactic, milik Richard Branson. Sekarang miliarder mengundang semua orang untuk melihat planet kita melalui jendela hanya dengan 121 ribu pound (hampir 6 juta rubel). Perwakilan dari perusahaan Reaction Engines mengatakan bahwa penerbangan dengan pesawat ruang angkasa Skylon mereka akan mengurangi biaya turis luar angkasa secara signifikan, namun, mereka belum mengatakan berapa harganya. Rincian lebih lanjut tentang rencana pemerintah Inggris mengenai pendanaan untuk proyek ambisius ini akan diketahui ketika Konferensi Luar Angkasa Inggris khusus diadakan di Glasgow.
Sejarah penampilan
Ide merancang mesin berpendingin pertama kali muncul di benak Robert Carmichael pada tahun 1955. Ide ini diikuti oleh ide mesin udara cair (LACE), yang awalnya dikembangkan oleh Marquardt dan General Dynamics pada tahun 60-an abad terakhir, sebagai bagian dari pekerjaan Angkatan Udara AS pada proyek Aerospaceplane.
Namun, pengerjaan proyek mesin Sabre baru dimulai pada tahun 1989, dan tahun ini Reaction Engines Limited dibentuk. Spesialis perusahaan terus mengerjakan proyek, mengembangkan ide-ide yang disajikan sebelumnya. Alhasil, pembuatan mesin hybrid Sabre membutuhkan waktu 22 tahun dari tim peneliti yang terdiri dari 30 orang. Buah dari upaya mereka adalah pembangunan mesin tiruan, yang dipasang di pesawat Skylon, yang dipamerkan di Farnborough Air Show.
Tes terbaru yang dilakukan oleh Reaction Engines berfokus pada teknologi pra-pendinginan udara. Saat ini, spesialis perusahaan ini, yang memiliki teknologi yang dapat diterapkan di tangan mereka, sedang mengembangkan prototipe sistem pendingin. Spesimen ini harus relatif ringan dan juga menunjukkan stabilitas aerodinamis, kekuatan mekanik yang tinggi, dan ketahanan terhadap getaran yang kuat. Menurut rencana perusahaan, pengujian prototipe pendingin akan dimulai pada Agustus 2012.
Pada November 2012, Reaction Engines telah menyelesaikan pengujian peralatan di bawah proyek "Teknologi Penukar Panas yang Penting untuk Mesin Roket Hibrida Bertenaga Udara / Oksigen Cair". Ini adalah tahap yang sangat penting dalam proses pembuatan mesin hibrida, yang membuktikan kepada semua calon investor dalam proyek kelayakan teknologi yang disajikan. Mesin Sabre didasarkan pada penukar panas yang mampu mendinginkan udara yang masuk hingga -150 ° C (-238 ° F). Dalam proses operasi, udara dingin dicampur dengan hidrogen cair, setelah itu, dengan membakar, memberikan dorongan yang diperlukan untuk penerbangan atmosfer, sebelum beralih ke oksigen cair dari tangki, saat terbang di luar atmosfer bumi. Tes sukses dari teknologi yang agak kritis ini telah mengkonfirmasi dalam praktiknya bahwa penukar panas mampu memenuhi kebutuhan mesin hibrida untuk mendapatkan jumlah oksigen yang dibutuhkan dari atmosfer agar berfungsi dengan efisiensi tinggi dalam kondisi penerbangan ketinggian rendah.
Pada Farnborough Air Show 2012, David Willets, Sekretaris Negara Universitas dan Sains Inggris, memuji perkembangan tersebut. Secara khusus, menteri mengatakan bahwa mesin hibrida ini dapat memiliki dampak paling nyata pada kondisi permainan yang telah terbentuk saat ini di industri luar angkasa. Tes sukses dari sistem pra-pendinginan mesin mengkonfirmasi apresiasi yang tinggi dari konsep yang diusulkan, yang dibuat oleh Badan Antariksa Inggris pada tahun 2010. Menteri juga mencatat fakta bahwa jika suatu saat mereka berhasil menerapkan teknologi ini untuk mengatur penerbangan komersial mereka sendiri, maka ini pasti akan menjadi acara yang fantastis dalam skala besar.
David Willets juga mencatat fakta bahwa kecil kemungkinan Badan Antariksa Eropa akan setuju untuk mendanai proyek Skylon. Untuk alasan ini, Inggris Raya harus siap menghadapi kenyataan bahwa ia harus berurusan dengan pembangunan pesawat ruang angkasa, sebagian besar dengan dananya sendiri.
Pertunjukan
Rasio dorong-ke-berat desain dari mesin hibrida Sabre diharapkan lebih dari 14 unit. Perlu dicatat bahwa rasio dorong-terhadap-berat mesin jet biasa berada dalam 5 unit, dan hanya 2 unit untuk mesin ramjet supersonik. Kinerja tingkat tinggi ini telah dicapai melalui penggunaan udara superdingin, yang menjadi sangat padat dan membutuhkan lebih sedikit kompresi, dan yang lebih penting lagi, karena suhu pengoperasian yang rendah, dimungkinkan untuk menggunakan paduan yang cukup ringan untuk sebagian besar mesin hybrid. desain.
Mesin memiliki impuls spesifik yang tinggi di atmosfer, yang mencapai 3500 detik. Sebagai perbandingan, mesin roket biasa memiliki impuls spesifik, yaitu sekitar 450 detik paling baik, dan bahkan mesin roket nuklir "termal", yang dianggap menjanjikan, menjanjikan kekuatan hanya 900 detik.
Kombinasi massa mesin yang rendah dan efisiensi bahan bakar yang tinggi memberikan pesawat Skylon yang menjanjikan kemampuan untuk mencapai orbit dalam mode satu tahap, sementara mesinnya beroperasi sebagai mesin jet udara hingga kecepatan M = 5, 14 dan ketinggian. sepanjang 28,5 kilometer. Pada saat yang sama, kendaraan dirgantara mampu mencapai orbit dengan muatan yang sangat besar dibandingkan dengan berat lepas landas dari pesawat itu sendiri. Itu sebelumnya tidak bisa dicapai oleh pesawat konvensional manapun.
Keuntungan mesin
Tidak seperti sepupu roket tradisionalnya, dan seperti jenis mesin jet lainnya, mesin jet hibrida Inggris yang baru dapat menggunakan udara untuk membakar bahan bakar, yang mengurangi bobot propelan yang dibutuhkan, sekaligus meningkatkan bobot muatan. Mesin ramjet (mesin ramjet) dan mesin ramjet hipersonik (mesin scramjet) harus menghabiskan cukup banyak waktu di atmosfer yang lebih rendah untuk mengembangkan kecepatan yang cukup untuk memasuki orbit, yang pada gilirannya memunculkan masalah pemanasan yang intens. mesin dengan kecepatan hipersonik, serta kemungkinan kerugian karena kompleksitas perlindungan termal dan bobot yang signifikan.
Pada saat yang sama, mesin jet hibrida seperti Sabre hanya perlu mencapai kecepatan hipersonik rendah (perlu diingat bahwa hipersonik adalah segalanya setelah M = 5) di lapisan bawah atmosfer bumi, sebelum beralih ke siklus tertutup dan membuat pendakian curam dari akselerasi dalam mode roket.
Tidak seperti mesin ramjet atau scramjet tradisional, mesin British Sabre yang baru mampu memberikan daya dorong tinggi dari kecepatan nol hingga M = 5, 14 inklusif, di seluruh rentang ketinggian, dengan efisiensi yang sangat baik di seluruh rentang ketinggian. Selain itu, kemampuan untuk menciptakan daya dorong bahkan pada kecepatan nol menunjukkan kemungkinan pengujian mesin hibrida di lapangan, yang secara signifikan mengurangi biaya pengembangan.
Karakteristik yang diasumsikan dari mesin Sabre:
Daya dorong di permukaan laut - 1960 kN
Daya dorong kosong - 2940 kN
Rasio dorong-terhadap-berat - sekitar 14 (di atmosfer)
Impuls spesifik dalam ruang hampa - 460 detik.
Impuls spesifik di permukaan laut - 3600 detik.
