Skylon - про(ж)ект от Алана Бонда

Вот такой вот самолетик хотят сделать. Обещают на мой взгляд что-то совсем нереальное.

Про этот гибридный воздушно-ракетный двигатель Sabre и самолет Skylon на его основе еще вот тут рассказывали


Основная идея - в двигателе за счет водорода охлаждается забортный воздух с 1000 градусов до каких-то совсем низких температур, близких к сжижению, но все еще выше его, а потом на этом работает ТРД. При достижении скорости 5М и какой-то высоты воздухозаборники закрываются, ТРД выключается и включаются рекативные двигатели на кислороде из баков. Водород для ТРД и реактивных один и тот же.

Конечно, миллион евро это совсем немного, может аккуратно попилят и все

Но идея конечно заманушная. Мне вот только интересен один момент, касательно этого самолета Skylon. Нарисованы в нем огромные баки с водородом и небольшие с кислородом. Ну допустим, много водорода в атмосфере сгорит и разгонит аппаратик до 5М. Но ведь это, если я правильно понимаю, где-то пятая часть требуемой скорости? А остальные 4/5 будут набираться вот теми маленькими кислородными бачками? Как считаете - такое возможно?

Движок сей пароводородный предлагался в проекте Спираль давным-давно..

Воздушно-космический самолет "Спираль" - Спираль

У "Спирали" предусматривался СОВЕРШЕННО иной движок.

ЦЕЛИ помещения в конструкции теплообменника разные. Из чего неизбежно будут вытекать и расхождения в конструкции, и расхождения в параметрах.

У Спирали - ракетно-турбинный ВРД с регенеративным приводом: тепло отбирается от потока водородом, который потом приводит во вращение компрессор. Т.е. тепло отбирается именно затем, чтобы можно было выкинуть из тракта ВРД турбину, и не опасаться за её теплонагруженность.
Теплообменник служит для того, чтобы крутить компрессор. Охлаждение потока не является первичной целью.

А у англов цель - именно охладить поток, ЧТОБЫ сжать.

А, всё ясно..
Что первично - курица или яйцо?
Принцип и результат-то одинаковы..
Ключевая особенность двигателя Sabre – охлаждение поступающего забортного воздуха до температуры немногим выше точки кипения. При этом он всё же остаётся газом и далее сильно сжимается в турбокомпрессоре. Интересно, что охлаждается воздух гелием, который предварительно охлаждается жидким водородом.
Зачем тут промежуточный теплоноситель? Циркуляция гелия в "навороченной" системе из нескольких теплообменников, компрессоров и турбин, вкупе с наличием предварительной камеры сгорания (где сжигается небольшая часть водорода в сжатом воздухе), обеспечивает энергией тот самый турбокомпрессор, что поставляет воздух в основную камеру сгорания. Гелий же может применяться для охлаждения частей самолёта и двигателя при полёте на гиперзвуке.
Sabre способен "дышать" забортным воздухом от нулевых высоты и скорости полёта, и вплоть до скорости в 5,5 М (скоростей звука). После чего центральное тело в его воздухозаборнике смещается вперёд, полностью закрывая входной канал, и Sabre переходит на чисто ракетный режим, питаясь жидким кислородом из бака.

Водородный двигатель недаром на­зва­ли перспективным вариантом. Низкая тем­пе­ра­ту­ра жидкого водорода открывает новые воз­мож­но­с­ти для решения проблемы отвода тепла от турбины — одно дело охлаждать лопатки ке­ро­си­ном обыч­ной температуры, и совсем другое — криогенным водородом. Можно также ох­лаж­дать горячий воз­дух перед компрессором. Но, повторимся, каналы в лопатках для их ох­лаж­де­ния, тем более жид­ко­стью со сверхнизкой тем­пе­ра­ту­рой, были в 1960-х технологией завтрашнего дня.

Поэтому в КБ Люльки в содружестве в ЦИ­А­Мом стали исследовать нестандартную схему — ракетно-турбинный пароводородный двигатель (РТДп). Здесь турбина вообще выводится из «го­ря­че­го» тракта двигателя, не вступая в контакт с раскаленными газами, вылетающими из камеры сгорания. Двигатель перестает быть тур­бо­ком­п­рес­сор­ным, так как это название применяется кон­к­рет­но к конструкциям, в котором компрессор и вращающая его турбина «сидят» на одном валу.


Идея ракетно-турбинного пароводородного двигателя состоит в том, что турбину вращает водород, переведенный из жидкой фазы в га­зо­об­раз­ную в теплообменнике (как бы «вски­пя­чен­ный» жидкий водород). Теперь за камерой сго­ра­ния нет сложных и уязвимых агрегатов, и можно поступать «по-ракетному», то есть серьезно под­нять давление в сопле, что приводит к уве­ли­че­нию удельного импульса двигателя. А удельный импульс — один из фундаментальных по­ка­за­те­лей, характеризующих степень совершенства ре­ак­тив­но­го двигателя.

Как мы уже знаем, в двигателе скоростного самолета есть две самых горячих зоны: первые каскады турбины и участок воздухозаборного трак­та перед компрессором, там и следует рас­по­ла­гать теплообменник. Именно создание эф­фек­тив­но­го теплообменника и стало центральной за­да­чей проектирования РДТп.

Решение этой задачи растянулось на многие годы. Давно уже стала историей тема «Спираль», а в ЦИАМе продолжаются исследования, дол­жен­ству­ю­щие привести к созданию теплообменника с достаточно высокими ха­рак­те­ри­с­ти­ка­ми. В ос­нов­ном это и дает основания говорить, что не все направления работ по «Спирали» «умерли» окон­ча­тель­но. Сам же проект АЛ-51, давая по мере своего развития работоспособные версии кон­ст­рук­ции двигателя, всё же не привел к варианту, хорошему настолько, чтобы можно было на­чи­нать строить опытный образец. И был закрыт вместе с темой, его породившей.(С)

Еще кортинки проЖекта с какой-то выставки:

Пишут, что испытан теплообменник.

Разработчик двигателя SABRE британская компания Reaction Engines объявила об успешном завершении наземных испытаний устройства предварительного охлаждения поступающего в SABRE воздуха — самого «тонкого места» конструкции, критически важного компонента всей системы.

Сложность реализации схемы предварительного двухконтурного охлаждения воздуха, подаваемого в двигатель, заключается в том, что двухступенчатая система «газообразный гелий — жидкий азот» должна будет понизить температуру забираемого атмосферного воздуха с 1 000 ˚C до -140 ˚C за 0,01 с. Без такого охлаждения турбокомпрессор не сможет обеспечить двигателю ту самую необычайно высокую степень сжатия, которая только и может позволить ГВРД Skylon получить мощность, необходимую для полётов со скоростями до М5,5.

 

ЕСЛИ его-таки удалось сделать (а штука нетривиальная по мощности) - то всё начинает смотреться куда серьёзнее... Неужели он?

Я особо не сомневаюсь, что этот двигатель сделают, или хотя бы прототип сделают, - Ален Бонд удивительно упорный человек, он этим двигателем занимается уже лет 30.
Я сомневаюсь, что у них получится одноступенчатый самолёт как средство выведения на орбиту, - слишком много лишнего надо разгонять до орбитальной скорости уже за счёт ЖРД.

Хотя, если собираешься что-то сделать полезно ставить цель в 10 раз сложнее, вот 10% и получится.