Космоплан Skylon получил повторное одобрение от ЕКА

Космический самолет Skylon, который, теоретически, должен уметь летать на орбиту и обратно, не используя многоступенчатый ракетный двигатель, стал на один большой шаг ближе к практической реализации. Дело в том, что концепция этого летательного аппарата прошла независимую аудиторскую проверку Европейским космическим агентством (ЕКА). За последние два года это уже второй «знак внимания» со стороны ЕКА адресованный компании Reaction Engines, их космоплану Skylon и двигателю Sabre — разработкам, которые могут стать самым большим прорывом в авиации со времен реактивных двигателей.

Казалось бы, слишком много внимания уделяется небольшой инженерной авиакомпании, все разработки которой до сих пор остаются на бумаге. Однако, идея Skylon (только у меня возникают ассоциации с сайлонами — человекоподобными роботами из телесериала Звёздный крейсер «Галактика»?) действительно стоит того. Двигатель Sabre потенциально может удвоить потолок скорости реактивных самолетов (с 2,5 скоростей звука до пяти), используя только атмосферный воздух (вместо, например, кислорода в качестве компонента топлива у жидкостных ракетных двигателей). С такой скоростью Skylon сможет подниматься на высоту 23-25 км, где его гибридная силовая установка, в ответ на падение мощности из-за разреженного воздуха, переключится на ракетный режим и выведет аппарат на околоземную орбиту.

Конкурирующие проекты, такие как X-51A Waverider, разрабатываемый ВВС США, (его последние летные испытания, кстати, провалились) или HTV-2, разрабатываемый DARPA, аналогичным образом используют атмосферный воздух для создания огромной тяги. Но переключение на ГПВРД в них происходит на высоких скоростях, то есть этим транспортным средствам требуется помощь для разгона, например — в виде твердотопливных ракетных ускорителей. Главное же преимущество Sabre (кстати, этот двигатель имеет непривычно изогнутую форму, отсюда и название — сабля) в том, что он может (снова-таки — теоретически) развивать гиперзвуковую скорость спустя считанные минуты после старта с обычной взлетно-посадочной полосы, не используя при этом ракету или самолет-носитель.

Собственно, главная сложность конструкции Sabre состоит в теплообмене. Засасываемый с огромной скоростью воздух должен быть сжат до попадания в камеры сгорания. В процессе сжатия температура воздуха может достигать 1800 °С — достаточно, чтобы расплавить внутренние компоненты двигателя. Поэтому воздух нужно охладить, причем очень быстро, за сотые доли секунды, и без образования обледенения на охладителе.

Решение, придуманное в Reaction Engines, держится в большом секрете. Компания даже не подала заявки на получение патентов, чтобы не давать лишних намеков на раскрытие технических подробностей. Так или иначе, но продемонстрированные тесты убедили представителей ЕКА. Они подтвердили, что во время демонстрации входящий поток воздуха температурой 1000 °С охлаждался до -150 °С за 1/100 секунды (что в шесть раз быстрее моргания), а значит создание работающего гибрида реактивного и ракетного двигателя со всеми характеристиками Sabre возможно.

Если же самолёт полетит, а именно так, кажется, думают в ЕКА, он станет первым аппаратом, который будет достигать орбиты фактически за одну стадию. Это станет серьёзной заявкой на организацию регулярных полетов за пределы земной атмосферы (намного чаще чем «Индевор» — 25 полетов за 25 лет) и существенно снизит цену вывода на ГСО килограмма полезной нагрузки. Но Skylon до сих пор (как и последние лет тридцать) существует только на бумаге. Впрочем, после повторного одобрения концепции независимыми экспертами, Reaction Engines вполне может-таки получить финансирование и изменить ситуацию.

На фото: Космоплан Skylon (сверху) и двигатель Sabre в разрезе. По материалам Reaction Engines и Reuters

Британская компания Reaction Engines завершила второй этап разработки реактивного двигателя SABRE (synergistic air-breathing rocket engine) со встроенной криогенной установкой для охлаждения атмосферного воздуха. Как пишет Aviation Week, третий этап разработки должен завершиться к 2015 году созданием уменьшенной версии рабочего прототипа двигателя.

Применять двигатель предлагается как на высокоскоростных атмосферных летательных аппаратах, так и в качестве единственной ступени для вывода аппаратов на орбиту.

В конструкции двигателя SABRE помимо основных компонентов реактивного двигателя предусмотрена мощная система охлаждения поступающего из атмосферы воздуха. Эта система позволяет меньше чем за сотую долю секунды охладить воздух больше чем на 1150 градусов Цельсия.

В систему охлаждения, которая служит теплообменником, атмосферный воздух поступает через осесимметричный воздухозаборник. Затем сжатый воздух проходит через турбокомпрессор в камеру сгорания, где служит окислителем для сверхохлажденного жидкого водородного топлива. Само топливо, в свою очередь, используется для отвода тепла в замкнутой системе теплообменника.

По достижении скорости в 5,5 числа Маха воздухозаборник закрывается и кислород в камеру сгорания подается уже из топливных баков как в ракетном двигателе.

Одновременно с разработкой двигателя британские ученые занимаются созданием космического аппарата Skylon D1. Корабль, по расчетам, сможет доставлять на земную орбиту до 15 тонн грузов.