Інколи оригінальні визрівають дуже довго. Саме так сталося із концепцією реактивного двигуна, яку британський інженер Ален Бонд почав розробляти ще у 1982 році. Ідея з’явилася, коли він працював у рамках спільного проекту компаній «Роллс-Ройс» та British Aerospace HOTOL (Horizontal take-off and landing – «Горизотальний зліт та посадка»). Проект закрили у 1989 р., але Бонд не зупинився і заснував власну компанію Reaction Engines. Минулого тижня стало відомо, що 20% її акцій на суму 20 млн. фунтів (31 млн. дол.) придбала компанія BAE Systems (так сьогодні називається British Aerospace). А це свідчить про те, що концепція А. Бонда близька до втілення.
Ідея надзвичайно проста. Реактивні двигуни поділяються на два основних типи – ракетні та повітряно-реактивні. Ракети несуть на борту окислювач, потрібний для згорання палива, а повітряно-реактивні двигуни використовують для цього атмосферне повітня. Ідея SABRE (Synergetic air-breathing rocket engine – «Синергетичний повітрозабірний ракетний двигун») поєднує обидві концеції: коли атмосфера достатньо густа, він використовує атмосферне повітря, а коли підіймається висоту, на якій атмосфера стає розрідженою, -переключається на бортовий окислювач. SABRE теоретично здатний злетіти прямо в космос зі звичайного аеродрому або долетіти з Лондона до Сіднея всього за п’ять годин.
Попри те, що ідея такого гібридного двигуна звучить дуже просто, технічно її надзвичайно складно реалізувати. Основний виклик полягає у тому, що на крейсерській швидкості у п’ять чисел Маха (п’ятикратна швидкість звуку, 6180 км / год) сила тертя нагріває повітря, яке поступає в двигуну, до 1,000°С. У повітряно-реактивному режимі перед подачею у камеру згорання двигун повинен стиснути це повітря до 140 атмосфер. А це нагріває його до такої температури, яка розплавить будь-який матеріал. Як наслідок, повітря, яке поступає в компресор, потрібно спершу охолодити до -150 °C. Але між поступання повітря в двигун і до його подачі в камеру згорання проходить менше 0,01 секунди.
Для вирішення цієї проблеми інженери SABRE створили найшвидший у світі холодильник. Він складається з сотень трубочок зі сплаву нікелю. Кожна трубочка має менше міліметра у діаметрі, а товщина її стінок становить усього 27 мікрон. Ці мікрорубочки збільшують площу, на якій охолоджуюча речовина – у даному випадку це гелій – поглинає тепло.
Але при цьому двигун це тепло не марнує тепло. Розширення гелію, до якого воно призводить, приводить в дію паливну помпу та компресор. А після цього залишкове тепло нагріває паливо (рідкий водень), яке в газоподібному стані подається у камеру згорання.
По досягненні висоти у 25 км, на якій атмосфера стає надто розріджена, автоматично закриваються клапани подачі повітря й апарат переходить у режим ракети, в якому для згорання палива використовує баки з рідким киснем. У цьому режимі SABRE здатний прискоритись із 5 до 25 Мах та здійснити суборбітальний політ. Він здатен вивести на орбіту супутник, а сам повернутися на землю.
Спочатку проект SABRE зустріли з чималим скепсисом. Але Алан Бонд виявив надзвичайну впертість та віру у свій проект. Як наслідок, йому вдалося створити працюючі зменшені прототипи свого теплообмінника. Схвальні оцінки Європейського космічного агентства та Дослідницької лабораторії американський ВПС переконали уряд Великобританії виділити йому ґрант у розмірі 60 млн. фунтів для подаших розробок. Прогнозують, що прототип літального апарата буде готовий вже у 2020-х рр.
The Economist, 7/11/2015
Зреферував Євген Ланюк
16.11.2015