stringtranslate.com

Скайлон (космический корабль)

Skylon — серия концептуальных проектов многоразового одноступенчатого орбитального космического самолета, разработанная британской компанией Reaction Engines Limited (Reaction), использующая SABRE — воздушно-реактивную ракетную двигательную установку с комбинированным циклом .

Конструкция транспортного средства представляет собой работающий на водороде самолет, который будет взлетать со специально построенной укрепленной взлетно-посадочной полосы и разгоняться до 5,4 Маха  на высоте 26 километров (85 000 футов) (по сравнению с 9–13 километрами или 30 000–40 000 футов для типичного авиалайнера), используя кислород атмосферы , прежде чем переключить двигатели на использование внутреннего запаса жидкого кислорода (LOX) для разгона до 25 Маха, необходимого для достижения орбиты высотой 400 км. [1]

Он будет перевозить 17 тонн (37 000 фунтов) груза на экваториальную низкую околоземную орбиту (НОО); до 11 тонн (24 000 фунтов) на Международную космическую станцию , что почти на 45% больше, чем грузоподъемность автоматического транспортного корабля Европейского космического агентства ; [ 2] или 7,3 тонны (16 000 фунтов) на геостационарную переходную орбиту (ГПО), [ необходима ссылка ] более чем на 24% больше, чем ракета-носитель SpaceX Falcon 9 в многоразовом режиме (по состоянию на 2018 год [3] [4] ).

Относительно легкий аппарат будет возвращаться в атмосферу и приземляться на взлетно-посадочной полосе, будучи защищенным от условий возвращения керамической матричной композитной оболочкой. На земле он будет проходить осмотр и необходимое техническое обслуживание, со временем оборота около двух дней, и сможет выполнить не менее 200 орбитальных полетов на аппарат.

По мере продвижения работы над проектом была опубликована информация о ряде версий проекта, включая A4, [5] C1, [6] C2, [7] и D1. [8] Тестирование ключевых технологий было успешно завершено в ноябре 2012 года, что позволило проекту Skylon перейти от исследовательской фазы к стадии разработки. [9] [10] По состоянию на 2021 год в Уэсткотте завершены наземные работы для испытательного стенда двигателей [ требуется обновление ] . Текущие планы предусматривают завершение строительства завода и начало первых наземных испытаний двигателей в 2021 году, а двигатели SABRE могут выполнять беспилотные испытательные полеты на «гиперзвуковом испытательном стенде» (HTB) к 2025 году. [11]

В исследованиях, представленных в статьях, предполагается, что стоимость килограмма (кг) полезной нагрузки, перевозимой на НОО, таким образом будет снижена с текущих 1108 фунтов стерлингов/кг (по состоянию на декабрь 2015 года ), [12] включая исследования и разработки , до примерно 650 фунтов стерлингов/кг (718,16 долларов США/кг), при этом ожидается, что расходы со временем значительно снизятся после того, как первоначальные расходы окупятся . [ 13] В 2004 году разработчик оценил общую стоимость жизненного цикла программы Skylon C1 примерно в 12 миллиардов долларов. [13] По состоянию на 2017 год была обеспечена лишь небольшая часть финансирования, необходимого для разработки и создания Skylon. В течение первых нескольких десятилетий работа финансировалась из частных источников, а государственное финансирование началось в 2009 году по контракту с Европейским космическим агентством (ЕКА). 16 июля 2013 года британское правительство выделило проекту 60 миллионов фунтов стерлингов, чтобы позволить построить прототип двигателя SABRE; [14] Контракты на это финансирование были подписаны в 2015 году.

Программа исследований и разработок

Предыстория и ранние работы

Skylon берет свое начало в предыдущей программе развития космоса для предполагаемого одноступенчатого орбитального (SSTO) космического самолета , известного как HOTOL . [15] В 1982 году, когда работа над HOTOL началась несколькими британскими компаниями, возник значительный международный интерес к разработке и производству жизнеспособных многоразовых систем запуска , возможно, самой известной из них был Space Shuttle, эксплуатируемый NASA . Совместно с British Aerospace и Rolls-Royce появился многообещающий проект, на усовершенствование которого британское правительство выделило 2 миллиона фунтов стерлингов; британский инженер Алан Бонд был среди инженеров, работавших над HOTOL. [16] Однако в 1988 году британское правительство решило прекратить дальнейшее финансирование программы, в результате чего разработка была прекращена. Аэрокосмическое издание Flight International отметило, что HOTOL и другие конкурирующие программы космических самолетов были «чрезмерно амбициозными» и что разработка таких систем запуска потребует больше исследований и более медленного прогресса, чем предполагалось ранее. [17]

Skylon был разработан на основе британского проекта HOTOL .

После неудачи с отменой HOTOL в 1989 году Алан Бонд вместе с Джоном Скоттом-Скоттом и Ричардом Варвиллом решили основать собственную компанию Reaction Engines Limited [18] , чтобы продолжить разработку жизнеспособного космического самолета и связанных с ним технологий с использованием частного финансирования. [15] В 1993 году Reaction публично представила свое предложение по космоплану [19] , которое она назвала Skylon в честь конструкции Skylon , вдохновившей Алана Бонда на выставке Festival of Britain . Skylon был перепроектирован с чистого листа на основе уроков, извлеченных во время разработки HOTOL, новая концепция снова использовала двухрежимную двигательную установку, используя двигатели, которые могли сжигать водород с внешним воздухом во время полета в атмосфере. На раннем этапе Skylon был выдвинут компанией в ЕКА для своей инициативы Future European Space Transportation Investigations Programme (FESTIP), а также для поиска как государственных, так и коммерческих инвестиций с целью финансирования разработки транспортного средства. Реакция также стремилась наладить связи с другими компаниями с целью создания международного консорциума заинтересованных фирм для участия в программе Skylon. [20]

Краткое описание проекта

Конструкция Skylon имеет несколько явных отличий по сравнению с более ранней программой HOTOL. [21] В то время как HOTOL запускался бы с ракетных саней в качестве меры экономии веса, Skylon должен быть оснащен обычными убирающимися шасси . Ожидается, что пересмотренная конструкция двигателя, использующая двигатель SABRE, обеспечит более высокую производительность, чем его предшественник. [21] Задний двигатель HOTOL означал, что транспортное средство обладало изначально плохой устойчивостью в полете; ранние попытки решить эту проблему в конечном итоге привели к тому, что большая часть потенциала полезной нагрузки HOTOL была принесена в жертву, что, в свою очередь, способствовало провалу всего проекта. Решением проблемы Skylon было размещение двигателей в конце крыльев, что расположило их дальше вперед и намного ближе к продольному центру масс транспортного средства , тем самым решив проблему неустойчивости. [22]

Компьютерное изображение космического самолета Skylon, поднимающегося на орбиту.

Reaction в конечном итоге намерена работать как коммерческое предприятие , которое после завершения разработки будет производить транспортные средства Skylon для множества международных клиентов, которые будут управлять своими парками напрямую, получая при этом поддержку от Reaction. [16] Skylon был разработан с целью достижения не менее 200 полетов на транспортное средство. [23] По данным компании, ее бизнес-план заключается в продаже транспортных средств по 1 миллиарду долларов за каждое, для чего она прогнозирует рынок как минимум для 30 Skylon, в то время как текущие расходы в размере всего 10 миллионов долларов за полет, как ожидается, будут понесены операторами. [16] Хотя Reaction намеревается производить некоторые компоненты напрямую, такие как предварительный охладитель двигателя, другие компоненты были разработаны компаниями-партнерами, и ожидается, что консорциум различных аэрокосмических фирм будет заниматься полным производством Skylon. [24]

В эксплуатации Skylon может потенциально снизить стоимость запуска спутников , которая, согласно данным, представленным Reaction в парламент Великобритании , прогнозируется на уровне около 650 фунтов стерлингов/кг; по состоянию на 2011 год средняя стоимость запуска с использованием обычных методов оценивалась примерно в 15 000 фунтов стерлингов/кг. [25] Среди других перспективных операций Skylon сможет транспортировать полезные грузы весом до 10 тонн на Международную космическую станцию . [16] Reaction также завершила внутренние исследования по использованию Skylon в качестве стартовой платформы для сети космических спутников солнечной энергии , которые были исторически неосуществимы из-за высоких затрат на запуск. [23]

Финансирование

Выступая в июне 2011 года, Reaction подсчитала, что в конечном итоге потребуется 12 миллиардов долларов для достижения рабочей конфигурации, которая, по оценкам, будет достигнута около 2020 года, в зависимости от финансирования. Получение дополнительного финансирования для программы Skylon от британского правительства часто было сложным. [26] В 2000 году Reaction направила в конечном итоге безуспешный запрос на финансирование от британского правительства; по словам правительства, предложение Reaction включало предложение о потенциально большой отдаче от своих инвестиций. [27] Однако несколько должностных лиц выступили в качестве сторонников и выступили за официальную поддержку программы Skylon. Выступая в 2009 году, бывший министр Великобритании по науке и инновациям лорд Дрейсон заявил о Reaction: «Это пример британской компании, разрабатывающей превосходящую мировую технологию с захватывающими последствиями для будущего космоса». [25]

В феврале 2009 года, после серии расширенных обсуждений с Британским национальным космическим центром (который позже стал Космическим агентством Великобритании ), было объявлено о заключении крупного соглашения о финансировании между Британским национальным космическим центром, ЕКА и Reaction, предусматривающего выделение 1 миллиона евро (1,28 миллиона долларов США) на производство демонстрационного двигателя для программы Skylon к 2011 году. [28] [29] [30] Инициатива, известная как Программа демонстрации технологий , была рассчитана примерно на 2,5 года, в течение которых ЕКА предоставило дополнительное финансирование в размере 1 миллиона евро. [31] Соглашение 2009 года позволило Reaction привлечь несколько внешних компаний, включая принадлежащую EADS Astrium , Бристольский университет и Немецкий аэрокосмический центр (DLR), к дальнейшим работам по разработке. [28] В результате принятия Программы демонстрации технологий Reaction смогла перейти с уровня технологической готовности (TRL) 2/3 до 4/5 в течение нескольких месяцев. [32]

По данным Космического агентства Великобритании, к 2012 году финансирование, необходимое для разработки и строительства всего корабля, еще не было обеспечено; таким образом, научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы на тот момент были в основном сосредоточены только на двигателях, что было поддержано грантом ЕКА в размере 1 миллиона евро. [33] В январе 2011 года Reaction представила британскому правительству предложение с просьбой о дополнительном финансировании проекта Skylon. [25] 13 апреля 2011 года Reaction объявила, что проект Skylon прошел несколько строгих независимых проверок. 24 мая 2011 года ЕКА публично объявило проект осуществимым, не найдя «никаких препятствий или критических элементов» в предложении. [34] [35] Говоря о теме Skylon в 2011 году, Дэвид Уиллетс , государственный министр Великобритании по делам университетов и науки , заявил:

Европейское космическое агентство финансирует работу по доказательству концепции Skylon из взносов Великобритании. Эта работа сосредоточена на демонстрации жизнеспособности передовой британской технологии двигателя, которая будет лежать в основе проекта. Начальная работа будет завершена в середине 2011 года, и если испытание пройдет успешно, мы будем работать с промышленностью, чтобы рассмотреть следующие шаги. [25]

В июне 2013 года Джордж Осборн , тогдашний канцлер казначейства , заявил, что британское правительство выделит 60 миллионов фунтов стерлингов на дальнейшую разработку двигателя SABRE. [36] Грант зависел от наличия у Reaction промышленного партнера. Первый грант в размере 50 миллионов фунтов стерлингов был одобрен Европейской комиссией в августе 2015 года. [37]

В октябре 2015 года британский оборонный конгломерат BAE Systems заключил соглашение с Reaction Engines, в соответствии с которым он инвестирует 20,6 млн фунтов стерлингов в Reaction для приобретения 20% ее акционерного капитала, а также для оказания помощи в разработке двигателя SABRE. [38] [39]

В июле 2016 года ЕКА одобрило второй грант в размере 10 миллионов фунтов стерлингов. [40]

25 сентября 2017 года было объявлено, что Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) заключило контракт с Reaction Engines на нераскрытую сумму для проведения высокотемпературных испытаний воздушного потока на площадке Reaction Engines Precooler под названием HTX в Колорадо, США. Начало испытательных работ запланировано на 2018 год. [41]

В апреле 2018 года Reaction Engines объявила, что Boeing и Rolls-Royce присоединятся к BAE Systems в качестве инвесторов в разработку двигателя SABRE. В общей сложности будет предоставлено $37,5 млн нового финансирования, включая взносы от Baillie Gifford Asset Management и Woodford Investment Management. [42]

Разработка

Стенд предварительного охлаждения, на котором проверялась система теплообмена двигателя SABRE .

В 2000 году фирма завершила работу с Университетом Бристоля по тестированию предварительного охладителя. [23]

С 2007 по 2009 год Reaction работала с Университетом Бристоля и Airborne Engineering над проектом STERN (Static Test Expansion/Deflection Rocket Nozzle), в рамках которого испытывалась система зажигания двигателя Reaction, разработанный Reaction воздушно-реактивный водородный ракетный двигатель, а также исследовалась стабильность потока и поведение конструкции отклоняющего сопла расширения доктора Нила Тейлора с помощью множественных испытательных запусков Airborne Engineering. Отклоняющее сопло расширения способно компенсировать изменяющееся давление окружающей среды, возникающее при наборе высоты во время полета в атмосфере, тем самым создавая большую тягу и, следовательно, эффективность. [43] [23]

Работа над STERN была продолжена в проекте STRICT (Static Test Rocket Incorporating Cooled Thrust-camber), в котором исследовалась устойчивость выхлопного потока двигателя и рассеивание выделяемого тепла в стенках двигателя. [23] Результаты и конструкции, полученные в ходе обоих проектов STRICT и STERN, были впоследствии объявлены Reaction «большим успехом». [44]

Статические испытания предварительного охладителя двигателя начались в июне 2011 года, ознаменовав начало Фазы 3 в программе разработки Skylon, [25] [45] [46] В апреле 2012 года Reaction объявила, что первая серия программы испытаний предварительного охладителя была успешно завершена. [47] 10 июля 2012 года Reaction объявила, что вторая из трех серий испытаний была успешно завершена, и финальная серия испытаний начнется в следующем месяце после того, как испытательные установки будут модернизированы для проведения испытаний при температурах -150 °C (-238 °F). [48] [49] Подразделение ESA по двигателям провело аудит испытаний предварительного охладителя в середине 2012 года и нашло результаты удовлетворительными. [9] [50]

9 мая 2011 года Reaction заявила, что предсерийный прототип Skylon может быть запущен в полет к 2016 году, а предлагаемый маршрут будет представлять собой суборбитальный полет между Гвианским космическим центром около Куру во Французской Гвиане и Североевропейским аэрокосмическим испытательным полигоном , расположенным на севере Швеции. [51] Предварительные заказы ожидаются в период 2011–2013 годов, совпадающий с формированием производственного консорциума. [25] 8 декабря 2011 года Алан Бонд заявил, что Skylon вступит в эксплуатацию к 2021–2022 годам вместо 2020 года, как предполагалось ранее. [52] 13 июля 2012 года генеральный директор ЕКА Жан-Жак Дорден публично заявил, что ЕКА проведет серию переговоров с Reaction с целью разработки дальнейшего «технического взаимопонимания». [53] [ требуется обновление ]

В ноябре 2012 года компания Reaction объявила, что начнет работу над трех с половиной летним проектом по разработке и созданию испытательного стенда двигателя SABRE, чтобы доказать его работоспособность как в воздушно-реактивном, так и в ракетном режимах. [9] По состоянию на июль 2022 года испытания предварительного охладителя компании Reaction все еще продолжаются. [54]

Технологии и дизайн

Обзор

Skylon — это полностью многоразовый корабль SSTO, способный выходить на орбиту без разбивки на ступени , который в основном предназначен для использования в качестве многоразовой системы запуска . [55] Сторонники подхода SSTO часто заявляли, что разбивка на ступени связана с рядом неотъемлемых осложнений и проблем из-за сложности, например, с трудностями или, как правило, невозможностью восстановления и повторного использования большинства элементов, что неизбежно влечет за собой большие расходы на производство совершенно новых ракет-носителей; поэтому они считают, что проекты SSTO обещают снизить высокую стоимость космических полетов. [55] С точки зрения эксплуатации предполагается, что беспилотный Skylon будет взлетать со специально укрепленной взлетно-посадочной полосы , набирать высоту способом, подобным обычному самолету , и выполнять подъем на очень высоких скоростях, превышающих скорость звука в пять раз (6100 км/ч или 3800 миль/ч), чтобы достичь максимальной высоты полета с воздушным дыханием примерно в 28 километров (92 000 футов), где полезные нагрузки обычно запускаются до входа транспортного средства в атмосферу , после чего оно будет выполнять относительно плавное снижение перед выполнением традиционной посадки на взлетно-посадочную полосу. [35] [1]

Космоплан Skylon спроектирован как двухмоторный «бесхвостый» летательный аппарат, оснащенный управляемым уткообразным оперением.

Конструкция Skylon D1 имеет большой цилиндрический отсек для полезной нагрузки , 13 м (42 фута 8 дюймов) в длину и 4,8 м (15 футов 9 дюймов) в диаметре. [56] Он спроектирован так, чтобы быть сопоставимым с текущими размерами полезной нагрузки, и способен поддерживать контейнеризацию полезных грузов, которые Reaction Engines предполагает производить в будущем. На экваториальную орбиту Skylon может доставлять 15 т (33 000 фунтов) на высоту 300 км (160 морских миль) или 11 т (24 000 фунтов) на высоту 600 км (320 морских миль). [57] Используя сменные контейнеры для полезной нагрузки, Skylon может быть приспособлен для доставки спутников или жидких грузов на орбиту, или в специализированном жилом модуле, последний способен вместить максимум 30 астронавтов во время одного запуска. [58] [59] Ричард Варвилл, технический директор Reaction, заявил о рынке Reaction: «Мы конкурируем с одноразовыми ракетами, машинами, которые используются только один раз». [35]

Поскольку двигатель SABRE использует атмосферу в качестве реактивной массы на малой высоте, он будет иметь высокий удельный импульс (около 4100–9200 секунд (40 000–90 000 Н·с/кг) для SABRE 4 [60] или 3600 секунд (35 000 Н·с/кг) для SABRE 3 [61] ) и сжигать около одной пятой топлива, которое потребовалось бы для обычной ракеты. [62] Таким образом, Skylon сможет взлетать с гораздо меньшим общим количеством топлива, чем обычные системы. [62] Снижение веса, достигнутое за счет меньшего количества необходимого топлива, означает, что аппарату не потребуется такая большая подъемная сила или тяга , что, в свою очередь, позволяет использовать меньшие двигатели и позволяет использовать обычную конфигурацию крыла . [62] При полете в атмосфере использование крыльев для противодействия гравитационному сопротивлению более экономично, чем простое выталкивание топлива (как в ракете), что опять же позволяет уменьшить общее количество необходимого топлива. [62] Доля полезной нагрузки будет значительно больше, чем у обычных ракет, а транспортное средство должно быть полностью многоразовым, способным выполнять более 200 запусков. [63]

двигатели SABRE

Поперечное сечение модели двигателя SABRE ранней конструкции.

Одной из наиболее значимых особенностей конструкции Skylon является его силовая установка, известная как Synergetic Air-Breathing Rocket Engine (SABRE). [64] Конструкция двигателя SABRE во многом основана на экспериментальных двигателях STRICT/STERN, разделяя многие характеристики, такие как топливо и применение испытанного сопла Expansion Deflection Nozzle, а также основываясь на более широком диапазоне двигателей с жидкостным воздушным циклом (LACE). [23] [35] [21] Двигатели спроектированы так, чтобы работать во многом как обычный реактивный двигатель до скорости около 5,5 Маха (6740 км/ч; 4190 миль/ч) [62] на высоте 26 километров (85 302 фута), за пределами которой воздухозаборник закрывается, и двигатель работает как высокоэффективная ракета до орбитальной скорости . [62] Предлагаемый двигатель SABRE не является гиперзвуковым прямоточным воздушно-реактивным двигателем, а представляет собой реактивный двигатель, работающий в комбинированном цикле предварительно охлажденного реактивного двигателя , ракетного двигателя и прямоточного воздушно-реактивного двигателя . [13] Первоначально ключевой технологии для этого типа предварительно охлажденного реактивного двигателя не существовало, поскольку для него требовался теплообменник, который был в десять раз легче современного уровня техники. [44] Исследования, проведенные с тех пор, достигли необходимой производительности. [21] [65]

Эксплуатация воздушно-реактивного двигателя на скоростях до 5,5 Маха создает многочисленные инженерные проблемы; несколько предыдущих двигателей, предложенных другими конструкторами, хорошо работали в качестве реактивных двигателей, но плохо работали в качестве ракет. [62] Эта конструкция двигателя нацелена на то, чтобы быть хорошим реактивным двигателем в атмосфере, а также отличным ракетным двигателем за ее пределами; однако обычная проблема, возникающая при работе на скорости 5,5 Маха, заключается в том, что воздух, поступающий в двигатель, быстро нагревается по мере его сжатия в двигателе; из-за определенных термодинамических эффектов это значительно снижает тягу, которая может быть создана при сжигании топлива. [62] [35] Попытки избежать этих проблем обычно приводили к тому, что двигатель становился намного тяжелее ( ГПВРД / ПВРД ) или значительно уменьшали генерируемую тягу (обычные турбореактивные / ПВРД); в любом из этих сценариев конечным результатом был бы двигатель, обладающий плохим отношением тяги к весу на высоких скоростях, что, в свою очередь, было бы слишком тяжелым, чтобы помочь в достижении орбиты. [62]

Конструкция двигателя SABRE направлена ​​на избежание исторической проблемы веса-производительности путем использования части жидкого водородного топлива для охлаждения гелия в предварительном охладителе замкнутого цикла , который быстро снижает температуру воздуха на входе. [62] Затем воздух используется для сгорания аналогично обычному реактивному двигателю. После того, как гелий покидает предварительный охладитель, он дополнительно нагревается продуктами предварительной горелки, давая ему достаточно энергии для приведения в действие турбины и насоса жидкого водорода. [62] Вследствие охлаждения воздуха на всех скоростях, реактивный двигатель может быть изготовлен из легких сплавов , а вес примерно вдвое меньше. [62] Кроме того, на высоких скоростях можно сжигать больше топлива. За пределами 5,5 Маха воздух обычно становится невыгодно горячим, несмотря на охлаждение; соответственно, воздухозаборник закрывается при достижении этой скорости, и двигатель вместо этого питается исключительно бортовым жидким кислородом и водородным топливом, как в традиционной ракете. [62] [35]

Фюзеляж и конструкция

Схема внутренних секций корабля, на которой выделены зоны, предназначенные для хранения водорода (красный), кислорода (синий) и полезной нагрузки (желтый)

Предлагаемая в настоящее время модель Skylon D1 представляет собой крупное транспортное средство длиной 83,13 метра (272 фута 9 дюймов) и диаметром 6,30 метра (20 футов 8 дюймов). [66] Ожидается, что фюзеляж Skylon будет представлять собой титановую пространственную раму, армированную карбидом кремния ; [67] легкая и прочная конструкция, которая выдерживает вес алюминиевых топливных баков и к которой прикреплена керамическая обшивка . [22] Несколько слоев термоизоляции из титановой фольги зажаты между обшивкой и рамой [68] [35] для защиты внутренней части Skylon от жары гиперзвукового полета и интенсивного тепла при входе в атмосферу.

Из-за использования в аппарате топлива низкой плотности в виде жидкого водорода , требуется большой объем для содержания достаточного количества энергии для достижения орбиты. Топливо должно поддерживаться при низком давлении, чтобы минимизировать напряжение; аппарат, который является одновременно большим и легким, имеет преимущество при входе в атмосферу по сравнению с другими аппаратами из-за низкого баллистического коэффициента . [69] Из-за низкого баллистического коэффициента Skylon будет замедляться на больших высотах, где воздух разрежен; как следствие, обшивка аппарата достигнет всего 830 °C (1520 °F). [70] [71] Напротив, меньший Space Shuttle нагревался до 1730 °C (3140 °F) на своей передней кромке , и поэтому использовал чрезвычайно термостойкую, но хрупкую систему тепловой защиты из кремнезема . Конструкция Skylon не требует такого подхода, вместо этого выбирается использование гораздо более тонкой, но прочной армированной керамической обшивки; [13] Однако из-за турбулентного потока вокруг крыльев во время входа в атмосферу некоторые секции корабля должны быть снабжены активными системами охлаждения. [35] [68]

Skylon будет иметь убирающееся шасси , оснащенное шинами высокого давления и тормозами с водяным охлаждением; если возникнут какие-либо трудности непосредственно перед взлетом, тормоза будут задействованы, чтобы остановить транспортное средство, вода будет кипеть, рассеивая тепло. [72] Во время обычной посадки пустой транспорт будет намного легче, и, следовательно, вода не потребуется, [72] поэтому при успешном взлете 1410 килограммов (3110 фунтов) воды [73] будут сброшены. Когда эта функция была введена в модель C1 конструкции, вес тормозов был уменьшен примерно с 3000 до 415 килограммов (6600 до 915 фунтов). [6]

Вспомогательные объекты

Для запуска потребуется специальная взлетно-посадочная полоса: ее необходимо укрепить, чтобы выдерживать высокую эквивалентную нагрузку на одно колесо; [74] что обусловлено взлетным весом Skylon в 325 тонн; она должна иметь жаропрочные секции [ требуется ссылка ] в начале разбега и в зоне вращения ; [75] и она должна быть длиной 5,9 км (3,7 мили) [75] , чтобы позволить Skylon разогнаться до скорости вращения 155 метров в секунду (560 км/ч; 300 узлов), [76] но при этом иметь 1500 метров (4900 футов) для прерывания запуска и торможения до полной остановки, если это потребуется. При высоте почти 20 000 футов это будет самая длинная в мире взлетно-посадочная полоса с твердым покрытием . [77] Skylon сможет приземлиться на гражданской взлетно-посадочной полосе Code F длиной 3,2 км (2,0 мили). [75]

Находясь на земле, он будет проходить проверку и необходимое техническое обслуживание, при этом время выполнения работ составит около двух дней, и сможет совершить не менее 200 орбитальных полетов на аппарат. [23] [78]

Технические характеристики (Skylon D1)

Рисунок Скайлона в трех проекциях
Рисунок Скайлона в трех проекциях
Схема внутренних систем Скайлона

Данные из руководства пользователя Skylon [8]

Общая характеристика

Предлагаемый модуль персонала и логистики Skylon (SPLM) предусматривает должность капитана. [79]
до 24 пассажиров в SPLM. [80]
Возможность размещения до 30 пассажиров (в специальном пассажирском модуле) [59]
3600 с (35000 Н‑с/кг) воздушное дыхание
460 с (4500 Н‑с/кг) ракета [60]

Производительность

Смотрите также

Ссылки

Цитаты

  1. ^ ab Hempsell & Longstaff 2009, стр. 5.
  2. Кларк, Стюарт (17 июля 2013 г.). «Ракетный двигатель Sabre может открыть доступ к космосу, как никогда раньше». The Guardian . Лондон.
  3. ^ ""Возможности и услуги (2016)". SpaceX .
  4. ^ Илон Маск [@elonmusk] (30 апреля 2016 г.). «@elonmusk Максимальные показатели производительности указаны для одноразовых запусков. Вычтите от 30% до 40% для многоразовой полезной нагрузки ускорителя» ( Твит ) – через Twitter .
  5. ^ Варвилл и Бонд 1993, стр. 165, рис. 1.
  6. ^ ab Varvill & Bond 2004.
  7. ^ Хемпселл и Лонгстафф 2009.
  8. ^ ab Hempsell & Longstaff 2014.
  9. ^ abc "Концепция двигателя космического самолета Skylon достигла ключевого этапа". BBC News . 28 ноября 2012 г. Получено 28 ноября 2012 г.
  10. ^ «Прорыв в области гиперзвуковых полетов может привести нас в Токио к обеду». Wired . 30 ноября 2012 г.
  11. ^ "BAE инвестирует в фирму по производству космических двигателей Reaction Engines". BBC News . 2 ноября 2015 г.
  12. ^ "SpaceX опубликовала стоимость запуска Falcon Heavy на НОО в 2016 году". SpaceX . 2015. Архивировано из оригинала 7 октября 2013 года.
  13. ^ abcd "Skylon FAQ". Часто задаваемые вопросы . Reaction Engines Ltd . 2010. Архивировано из оригинала 2 июня 2015 . Получено 25 января 2011 .
  14. ^ "Великобритания выделяет £60 млн на сверхбыстрый космический ракетный двигатель". The Guardian . Лондон. 16 июля 2013 г.
  15. ^ ab "Reaction Engines Ltd: Company Background". Reaction Engines Ltd. Архивировано из оригинала 8 августа 2010 года . Получено 25 сентября 2010 года .
  16. ^ abcd Thisdell, Dan (14 июня 2011 г.). «Концепция Skylon может стать следующим космическим самолетом». Flight International . Архивировано из оригинала 19 января 2017 г. – через FlightGlobal.com.
  17. ^ «Медленная дорога к повторному использованию». Flight International . 1 января 2000 г. – через FlightGlobal.com.
  18. ^ "Story so far". Reaction Engines Ltd. Архивировано из оригинала 12 сентября 2017 г. Получено 18 сентября 2017 г.
  19. ^ Варвилл и Бонд 1993.
  20. ^ "Программы и концепции многоразовых ракет-носителей" (PDF) . Заместитель администратора по коммерческим космическим перевозкам (AST). Январь 1998 г. Архивировано из оригинала (PDF) 27 августа 2017 г. Получено 18 сентября 2017 г.
  21. ^ abcd Hempsell & Longstaff 2009, стр. 4.
  22. ^ ab Hempsell & Longstaff 2009, стр. 11.
  23. ^ abcdefg Ван, Брайан. «Прогресс в создании одноступенчатого орбитального космического самолета Skylon в 2019 году». Next Big Future , 31 января 2009 г.
  24. ^ Марк Хемпселл (6 августа 2009 г.). "Трансляция 1203" (Интервью). Интервью с доктором Дэвидом М. Ливингстоном. Космическое шоу .
  25. ^ abcdef "Письменные доказательства от Reaction Engines Limited". Восстановление баланса экономики: торговля и инвестиции – Комитет по бизнесу, инновациям и навыкам . Парламент Великобритании. Январь 2011 г. Архивировано из оригинала 2 февраля 2016 г. Получено 27 января 2011 г.
  26. Комитет по науке и технологиям Палаты общин, 2007, стр. 262.
  27. ^ «Меморандум, представленный Ассоциацией аэрокосмических университетов». Парламент Соединенного Королевства. 2000.
  28. ^ ab Coppinger, Rob (19 февраля 2009 г.). «Технология двигателя космического самолета Skylon получает европейское финансирование». Flight International – через FlightGlobal.com.
  29. Джонатан Амос (19 февраля 2009 г.). «Космический самолет Skylon получает денежный стимул». BBC News .
  30. Джереми Хсу (11 марта 2009 г.). «Концепция британского космического самолета получает поддержку». Space.com .
  31. ^ "Rockets and Skylon". 20 лет с момента HOTOL: Reaction Engines Ltd и SKYLON . UK Rocketeers. 2009. Получено 1 октября 2010 .
  32. ^ "Reaction Engines празднует 20-летие, рассчитывает на успех со Skylon". Parabolic Arc. 26 августа 2009 г.
  33. ^ «Ракета, которая думает, что она реактивный самолет». Phys.org . 19 февраля 2009 г. Получено 13 ноября 2020 г.
  34. Пейдж, Льюис (24 мая 2011 г.). "ESA: британский космоплан Skylon кажется вполне возможным". The Register .
  35. ^ abcdefgh Эмспак, Джесси. «Космический самолет Skylon компании REL нацелен на то, чтобы составить конкуренцию SpaceX с помощью многоразовой ракеты». theverge.com , 8 марта 2016 г.
  36. ^ "@George_Osborne". Twitter , 27 июня 2013 г.
  37. ^ "Государственная помощь: Комиссия одобрила британскую поддержку в размере 50 миллионов фунтов стерлингов для исследований и разработок инновационного двигателя для космической ракеты-носителя" (пресс-релиз). Европейская комиссия. 14 августа 2015 г.
  38. ^ Норрис, Гай (1 ноября 2015 г.). «BAE принимает участие в разработке гиперзвуковых реактивных двигателей». Aviationweek.com . Aviation Week & Space Technology.
  39. ^ Холлингер, Пегги; Куксон, Клайв (2 ноября 2015 г.). «BAE Systems заплатит 20,6 млн фунтов стерлингов за 20% группы космических двигателей». CNBC .
  40. ^ "Reaction Engines получает финансирование для разработки демонстрационного двигателя SABRE" (пресс-релиз). Научный центр Каллхэма, Соединенное Королевство: Reaction Engines Ltd. Архивировано из оригинала 20 марта 2017 г. Получено 18 сентября 2017 г.
  41. ^ "Reaction Engines получила контракт DARPA на проведение высокотемпературных испытаний предварительного охладителя SABRE". Reaction Engines Ltd. 25 сентября 2017 г. Архивировано из оригинала 28 сентября 2017 г. Получено 30 января 2019 г.
  42. ^ "Boeing, Rolls-Royce Back Reaction Hypersonic Engine Developer". Aviation Week . 11 апреля 2018 г.
  43. ^ "Project STERN". Reaction Engines Ltd. Архивировано из оригинала 8 мая 2012 года.
  44. ^ ab "Reaction Engines Ltd: Projects STERN and STRICT". Reaction Engines Ltd. Архивировано из оригинала 14 августа 2010 г. Получено 25 сентября 2010 г.
  45. ^ Thisdell, Dan (1 сентября 2011 г.). «Идут испытания двигателя космического самолета». Flight International – через FlightGlobal.com.
  46. Майк Уолл (18 апреля 2011 г.). «Большое испытание надвигается на британскую концепцию космического самолета». Space.com . Получено 18 апреля 2011 г.
  47. ^ "Ключевые испытания для проекта космического самолета Skylon". BBC News . 27 апреля 2012 г.
  48. ^ "MAJOR ADVANCE TOWARDS THE NEXT JET ENGINE" (PDF) (Пресс-релиз). Reaction Engines Ltd. 10 июля 2012 г. Архивировано из оригинала (PDF) 13 августа 2012 г.
  49. ^ «Открытое небо для космического самолета Skylon». BBC News . 11 июля 2012 г.
  50. ^ Томсон, Ян (29 ноября 2012 г.). «Европейское космическое агентство одобрило орбитальные двигатели SABRE». The Register .
  51. ^ "Skylon Phase 3 Development: Q&A". Rocketeers.co.uk. 9 мая 2011 г. Получено 3 декабря 2012 г.
  52. Бонд 2011.
  53. ^ "Европейский конкурс на разработку ракеты следующего поколения обнаружил неожиданного претендента". Space News. 13 июля 2012 г. Архивировано из оригинала 8 февраля 2013 г.
  54. ^ "Reaction начинает испытания улучшений реактивного двигателя Mach 4 для ВВС США". NewAtlas . Получено 8 ноября 2022 г. .
  55. ^ ab Varvill & Bond 2003, стр. 108.
  56. ^ Хемпселл и Лонгстафф 2014, стр. 13.
  57. ^ Хемпселл и Лонгстафф 2014, стр. 9.
  58. ^ "Reaction Engines Ltd: Текущие проекты: SKYLON – Пассажирские возможности". Reaction Engines Ltd. Архивировано из оригинала 15 июня 2012 года . Получено 25 сентября 2010 года .
  59. ^ Скотт-Скотт, Харрисон и Вудроу 2003.
  60. ^ abcdef Хемпселл и Лонгстафф 2014, стр. 6.
  61. ^ Хемпселл и Лонгстафф 2009, стр. 3.
  62. ^ abcdefghijklm "Двигатель SABRE". Reaction Engines Ltd. 2010.
  63. ^ Варвилл и Бонд 2004, стр. 22.
  64. ^ "Reaction Engines Limited: Technology Demonstration Programme". Reaction Engines Ltd. Архивировано из оригинала 16 февраля 2010 года . Получено 25 сентября 2010 года .
  65. ^ "Проведены испытания революционной системы космического двигателя для Skylon". BBC News . 27 апреля 2012 г.
  66. ^ "Reaction Engines Ltd: Текущие проекты: SKYLON – The Vehicle". Reaction Engines Ltd. Архивировано из оригинала 15 июля 2010 года . Получено 25 сентября 2010 года .
  67. ^ Дэвис, Хемпселл и Варвилл 2015, стр. 8.
  68. ^ ab Hempsell & Longstaff 2009, стр. 15.
  69. ^ Хемпселл и Лонгстафф 2009, стр. 7.
  70. ^ Варвилл и Бонд 2004, стр. 25.
  71. ^ Skylon Assessment Report (PDF) (Отчет). Европейское космическое агентство. 2011. Архивировано из оригинала (PDF) 26 октября 2016 года. Во время входа в атмосферу температура удерживается на уровне 1100 К (800 °C; 1500 °F) за счет динамического управления траекторией с помощью активной обратной связи по измеренным температурам оболочки. Это возможно благодаря низкому баллистическому коэффициенту и управляемости подъемного аппарата с активными носовыми крыльями.
  72. ^ ab Hempsell & Longstaff 2009, стр. 21.
  73. ^ «Обзор SKYLON/SABRE», презентация для Специальной группы по интересам в области космоса Северной Ирландии , 5 марта 2014 г.
  74. ^ "Space Access: SKYLON – Technical". Reaction Engines . 2014. Архивировано из оригинала 17 декабря 2015 года.
  75. ^ abc Hempsell 2014, стр. 15.
  76. ^ Хемпселл 2014, стр. 5.
  77. ^ "Самые длинные взлетно-посадочные полосы в мире". Атлас мира. Аэропорт Чамдо Бамда в Китае имеет самую длинную в мире асфальтированную взлетно-посадочную полосу длиной 18 045 футов.
  78. ^ Skylon. Марк Уэйд, Энциклопедия Astronautix .
  79. ^ Хемпселл и Лонгстафф 2014, стр. 43.
  80. ^ Хемпселл и Лонгстафф 2014, стр. 45.
  81. ^ abc Hempsell & Longstaff 2014, стр. 4.

Библиография

Внешние ссылки