Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Skylon
Skylon front view.jpg
Художественная концепция выхода на орбиту Skylon.
РольМногоразовый космоплан
национальное происхождениеобъединенное Королевство
ДизайнерReaction Engines Limited
Положение делВ разработке
Разработано изПроект HOTOL (горизонтальный взлет и посадка)

Skylon - это серия концептуальных проектов многоразового одноступенчатого космического самолета для вывода на орбиту от британской компании Reaction Engines Limited (Reaction), использующих SABER , реактивную двигательную установку с комбинированным циклом и воздушным дыханием . Конструкция транспортного средства предназначена для самолета на водородном топливе, который будет взлетать со специально построенной взлетно - посадочной полосы и разгоняться до  5,4 Маха на высоте 26 километров (85 000 футов) (по сравнению с обычным авиалайнером 9–13 км или 30 000–40 000 футов) с использованием в кислородной атмосфере перед включением двигателей , чтобы использовать внутренний жидкий кислород(LOX) поставка, чтобы вывести его на орбиту. [1] Он мог нести 17 тонн (37 000 фунтов) груза на экваториальную низкую околоземную орбиту (НОО); до 11 тонн (24 000 фунтов) на Международной космической станции , почти 45% больше , чем пропускная способность Европейского космического агентства «с автоматизированной передачи автомобиля ; [2] или 7,3 тонны (16 000 фунтов) на геосинхронную переходную орбиту (GTO), что на 24% больше, чем у ракеты-носителя SpaceX Falcon 9 в многоразовом режиме (по состоянию на 2018 год [3] [4] ). Затем относительно легкий автомобиль снова въезжаетатмосферы и приземления на взлетно-посадочную полосу, защищенную от условий повторного входа керамической композитной обшивкой. Находясь на земле, он будет проходить осмотр и необходимое техническое обслуживание со сроком выполнения около двух дней и сможет совершить не менее 200 орбитальных полетов на одно транспортное средство.

По мере продвижения работы над проектом была опубликована информация о нескольких версиях дизайна, 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 стадии исследования к стадии разработки. [9] [10] По состоянию на 2021 год в Уэсткотте были завершены фундаментные работы для испытательного центра двигателя, и в настоящее время планируется завершить строительство завода и начать первые наземные испытания двигателя в 2021 году, а двигатели SABER могут быть выполнение испытательных полетов без экипажа на «гиперзвуковом испытательном стенде» (ГТБ) к 2025 г. [11]

В бумажных исследованиях ожидается , что стоимость килограмма полезной нагрузки, доставляемой на НОО таким образом, будет снижена с нынешних 1108 фунтов стерлингов / кг (по состоянию на декабрь 2015 года ) [12], включая исследования и разработки , примерно до 650 фунтов стерлингов / кг. при этом ожидается, что со временем затраты снизятся гораздо больше после того, как первоначальные затраты будут амортизированы . [13] В 2004 году разработчик оценил общую стоимость программы Skylon C1 примерно в 12 миллиардов долларов. [13] По состоянию на 2017 год была обеспечена лишь небольшая часть финансирования, необходимого для разработки и строительства Skylon. Первые пару десятилетий работа финансировалась из частных источников, а государственное финансирование началось в 2009 г.Контракт с Европейским космическим агентством (ЕКА). 16 июля 2013 года британское правительство выделило 60 миллионов фунтов стерлингов на этот проект, чтобы построить прототип двигателя SABRE. [14] контрактов на это финансирование были подписаны в 2015 году.

Программа исследований и разработок [ править ]

Предпосылки и ранние работы [ править ]

Skylon возник в рамках предыдущей программы космических разработок предполагаемого одноступенчатого орбитального космического самолета , известного как HOTOL . [15] В 1982 году, когда несколько британских компаний начали работу над HOTOL, возник значительный международный интерес к разработке и производству жизнеспособных многоразовых систем запуска , возможно, самой известной из них был космический шаттл, управляемый НАСА . Совместно с British Aerospace и Rolls-Royce появился многообещающий дизайн, на доработку которого британское правительство выделило 2 миллиона фунтов стерлингов; Британский инженер Алан Бондбыл среди инженеров, которые работали над HOTOL. [16] Однако в 1988 году британское правительство решило прекратить дальнейшее финансирование программы, в результате чего работы по развитию были прекращены. Аэрокосмическое издание Flight International отметило, что HOTOL и другие конкурирующие программы по созданию космических самолетов были «чрезмерно амбициозными» и что разработка таких систем запуска потребовала бы большего количества исследований и более медленного прогресса, чем предполагалось ранее. [17]

Skylon был разработан на основе британского проекта HOTOL .

После неудачи отмены HOTOL в, в 1989 году Алан Бонд, наряду с Джоном Скоттом-Скотт и Ричард Varvill решили создать свою собственную компанию, реактивных двигателей Limited , [18] , чтобы продолжить разработку жизнеспособного космоплана и связанных с ними технологий с использованием частного финансирования. [15] В 1993 году Reaction публично представила свой проект космоплана [19], который он назвал Skylon в честь конструкции Skylon, которая вдохновила Алана Бонда на выставке Festival of Britain.. Skylon представлял собой редизайн с чистого листа, основанный на уроках, извлеченных во время разработки HOTOL. В новой концепции снова использовалась двухрежимная силовая установка с двигателями, которые могли сжигать водород с внешним воздухом во время полета в атмосфере. Вначале компания продвинула Skylon в Европейское космическое агентство для реализации инициативы « Программа исследований будущего европейского космического транспорта» (FESTIP), а также для поиска государственных или коммерческих инвестиций для финансирования разработки автомобиля. Реакция также стремилась наладить связи с другими компаниями с целью создания международного консорциума заинтересованных фирм для участия в программе Skylon. [20]

Краткое описание проекта [ править ]

Конструкция Skylon имеет несколько явных отличий от предыдущей программы HOTOL. [21] В то время как HOTOL должен был запускаться с ракетных саней в целях экономии веса, Skylon должен быть оснащен обычной убирающейся ходовой частью . Ожидается, что обновленная конструкция двигателя, использующая двигатель SABRE, будет обеспечивать более высокие характеристики, чем его предшественник. [21]Установленный сзади двигатель HOTOL означал, что автомобиль обладал плохой устойчивостью в полете; Ранние попытки решить эту проблему закончились тем, что принесли в жертву большую часть полезной нагрузки HOTOL, что, в свою очередь, привело к провалу всего проекта. Компания Skylon решила эту проблему, разместив двигатели на концах крыльев, что позволило расположить их дальше вперед и намного ближе к продольному центру масс машины , тем самым решив проблему нестабильности. [22]

Компьютерное изображение космического самолета Skylon, выходящего на орбиту.

В конечном итоге Reaction намеревается работать как коммерческое коммерческое предприятие, которое по завершении разработки будет производить автомобили Skylon для нескольких международных клиентов, которые будут напрямую управлять своим автопарком, при этом получая поддержку от Reaction. [16] Skylon был разработан с целью выполнения не менее 200 полетов на одно транспортное средство. [23] По данным компании, ее бизнес-план состоит в том, чтобы продавать автомобили по цене 1 миллиард долларов каждый, для которых она прогнозирует рынок не менее 30 Skylons, в то время как текущие расходы на рейс составят всего 10 миллионов долларов, которые, по прогнозам, понесут операторы. [16]В то время как 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 полностью заниматься производством Skylon. [24]

Находящийся в эксплуатации Skylon потенциально может снизить стоимость запуска спутников, которая, согласно свидетельствам, представленным британскому парламенту агентством Reaction, по прогнозам составит около 650 фунтов стерлингов / кг; по состоянию на 2011 год средняя стоимость запуска с использованием традиционных методов оценивалась примерно в 15 000 фунтов стерлингов / кг. [25] Помимо других перспективных операций, Skylon сможет транспортировать полезные нагрузки массой до 10 тонн на Международную космическую станцию . [16] Реакция также завершила внутренние исследования использования Skylon в качестве стартовой платформы для сети космических спутников на солнечной энергии , что исторически было невозможно из-за высоких затрат на запуск. [23]По данным бизнес - издания управления сегодня , Скайлн обсуждается в качестве возможной замены для НАСА «s программы Space Shuttle . [26]

Финансирование [ править ]

Выступая в июне 2011 года, Reaction подсчитал, что в конечном итоге потребуется 12 миллиардов долларов для достижения операционной конфигурации, которая, по оценкам, будет достигнута примерно к 2020 году, в зависимости от финансирования. Получение дополнительного финансирования программы Skylon от правительства Великобритании часто бывает затруднительным. [27] В течение 2000 г. Реакция обратилась к британскому правительству с в конечном итоге неудачным запросом на финансирование; согласно правительству, предложение Реакции включало предложение потенциально большой прибыли на его инвестиции. [28] Однако несколько официальных лиц выступили сторонниками и выступили за официальную поддержку программы Skylon. Выступая в 2009 году, бывший министр науки и инноваций Великобритании лорд Дрейсон, заявил Response: "Это пример британской компании, развивающей мировые технологии 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, совершение € 1 миллиона долларов ($ 1280000) с целью получения демонстрационного двигателя для программы Skylon к 2011 году [29] [30] [31] Эта инициатива, известная как демонстрация технологии программы , должен был длиться около 2,5 лет, в течение которого ЕКА предоставило дополнительное финансирование в виде 1 миллиона евро. [32]Соглашение 2009 года позволило Reaction привлечь несколько внешних компаний, в том числе Astrium , принадлежащую EADS , Бристольский университет и Немецкий аэрокосмический центр (DLR) к дальнейшим разработкам. [29] В результате введения в действие Демонстрационной программы технологий, Reaction удалось перейти с уровня технологической готовности (TRL) 2/3 на 4/5 в течение нескольких месяцев. [33]

К 2012 году, по данным Космического агентства Великобритании, финансирование, необходимое для разработки и постройки всего корабля, еще не получено; Таким образом, 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. [34] В январе 2011 года Реакция представила британскому правительству предложение о дополнительном финансировании проекта Skylon. [25] 13 апреля 2011 года Reaction объявила, что дизайн Skylon прошел несколько строгих независимых проверок. 24 мая 2011 года ЕКА публично объявило проект осуществимым, не обнаружив в предложении «никаких препятствий или критических элементов». [35] [36] Говоря о Skylon в 2011 году, Дэвид Уиллеттс, государственный министр Великобритании по делам университетов и науки заявил:

Европейское космическое агентство финансирует доказательство концептуальной работы Skylon за счет взносов Великобритании. Эта работа сосредоточена на демонстрации жизнеспособности передовых британских технологий двигателей, которые будут лежать в основе проекта. Первоначальная работа будет завершена в середине 2011 года, и, если испытание будет успешным, мы будем работать с представителями отрасли над рассмотрением следующих шагов. [25]

В июне 2013 года тогдашний министр финансов Джордж Осборн заявил, что британское правительство выделит 60 миллионов фунтов стерлингов на дальнейшее развитие двигателя SABRE. [37] Грант зависел от наличия у Reaction промышленного партнера. Первый грант в размере 50 миллионов фунтов стерлингов был одобрен Европейской комиссией в августе 2015 года [38].

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% своего акционерного капитала, а также для оказания помощи в разработке двигателя SABRE. [39] [40]

В июле 2016 года ESA одобрило второй грант в размере 10 миллионов фунтов стерлингов. [41]

25 сентября 2017 года было объявлено, что Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) заключило контракт с компанией Reaction Engines на нераскрытую сумму на проведение высокотемпературных испытаний воздушного потока на площадке предварительного охладителя Reaction Engines в Колорадо, США . Тестовые работы планируется начать в 2018 году. [42]

В апреле 2018 года Reaction Engines объявила, что Boeing и Rolls-Royce присоединятся к BAE Systems в качестве инвесторов в разработку двигателя SABRE. Всего будет предоставлено 37,5 миллионов долларов нового финансирования, включая взносы от Baillie Gifford Asset Management и Woodford Investment Management. [43]

Развитие [ править ]

Установка предварительного охлаждения, на которой проверялась система теплообмена двигателя SABRE .

В 2000 году компания завершила работу с Бристольским университетом по тестированию предохладителя. [23]

С 2007 по 2009 год Reaction работала с Бристольским университетом и бортовой инженерией над проектом STERN (Static Test Expansion / Deflection Rocket Nozzle), в рамках которого проверялась система зажигания двигателя Reaction, разработанный Реакцией водородный ракетный двигатель с воздушным дыханием, а также исследовалась стабильность потока и поведение с конструкцией расширительно-отклоняющего сопла доктора Нила Тейлора, прошедшей многочисленные испытания, проведенные компанией Airborne Engineering. Отклонение расширения сопло способно компенсировать изменение давления окружающей среды , возникающего во время набора высоты во время полета в атмосфере, создавая таким образом большую тягу и тем самой эффективность. [44] [23]

Работа над STERN была продолжена в проекте STRICT (Статическая испытательная ракета с охлаждаемой камерой тяги), в котором исследовалась стабильность потока выхлопных газов двигателя и рассеивание выделяемого тепла на стенках двигателя. [23] Результаты и разработки, представленные проектами STRICT и STERN, впоследствии были объявлены компанией Reaction как «большой успех». [45]

Статические испытания предварительного охладителя двигателя начались в июне 2011 года, ознаменовав начало Фазы 3 в программе разработки Skylon [25] [46] [47]. В апреле 2012 года Reaction объявила, что первая серия программы испытаний предварительного охладителя была успешно завершена. завершенный. [48] 10 июля 2012 г. Реакция объявила, что вторая из трех серий испытаний была успешно завершена, и последняя серия испытаний начнется в следующем месяце после того, как испытательное оборудование будет модернизировано для проведения испытаний при температуре -150 ° C ( −238 ° F) температуры. [49] [50] Подразделение силовых установок ЕКА провело аудит испытаний предварительного охладителя в середине 2012 года и сочло результаты удовлетворительными. [9] [51]

9 мая 2011 года Реакция заявила, что опытный образец Skylon может быть запущен к 2016 году, а предлагаемый маршрут будет суборбитальным полетом между Космическим центром Гвианы возле Куру во Французской Гвиане и Северо-Европейским аэрокосмическим испытательным полигоном , расположенным на севере Швеция. [52] Предварительные заказы ожидаются в период с 2011 по 2013 год, совпадающий с формированием производственного консорциума. [25] 8 декабря 2011 года Алан Бонд заявил, что Skylon будет введен в эксплуатацию к 2021–2022 годам вместо 2020 года, как предполагалось ранее. [53] 13 июля 2012 г. Генеральный директор ЕКА Жан-Жак Дордэнпублично заявило, что ЕКА проведет серию переговоров с Reaction с целью развития дальнейшего «технического понимания». [54]

В ноябре 2012 года Reaction объявила, что приступит к работе над трехлетним с половиной годом проектом по разработке и созданию испытательного стенда двигателя SABRE, чтобы доказать его эффективность как в воздушно-реактивном, так и в ракетном режимах. [9]

Технология и дизайн [ править ]

Обзор [ править ]

Смотрите также: Одноступенчатый на орбиту

Skylon - это полностью многоразовый одноступенчатый аппарат для вывода на орбиту (SSTO), способный выходить на орбиту без промежуточных ступеней , который предназначен в основном для использования в качестве многоразовой системы запуска . [55] Сторонники подхода SSTO часто утверждали, что постановка включает ряд неотъемлемых сложностей и проблем из-за сложности, таких как сложность или, как правило, невозможность восстановления и повторного использования большинства элементов, что неизбежно связано с большими расходами на производство совершенно новых ракет-носителей. вместо; поэтому они считают, что конструкции SSTO обещают снизить высокую стоимость космических полетов. [55]В оперативном плане предполагается, что Skylon без экипажа взлетит со специально укрепленной взлетно-посадочной полосы , наберет высоту аналогично обычному самолету и совершит набор на очень высоких скоростях, в пять раз превышающих скорость звука (6 100 км / ч или 3800 миль в час), чтобы достичь максимальной высоты примерно 28 километров (92000 футов) на границе низкой околоземной орбиты (НОО), где полезные нагрузки обычно запускаются до того, как корабль снова войдет в атмосферу , после чего он выполнит относительно пологий спуск перед выполнением традиционной посадки на взлетно-посадочную полосу. [36] [1]

Скайлон космоплан выполнен в виде двух двигателей, самолетов «бесхвостых», который оснащен рулевым утке.

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 разработан, чтобы быть сопоставимым с текущими размерами полезной нагрузки и способным поддерживать контейнеризацию полезной нагрузки, которую Reaction Engines предполагает производить в будущем. На экваториальную орбиту Skylon мог доставить 15 тонн (33000 фунтов) на высоту 300 км (190 миль) или 11 тонн (24000 фунтов) на высоту 600 км (370 миль). [57] Используя сменные контейнеры с полезной нагрузкой, Skylon может быть приспособлен для перевозки спутников или жидких грузов на орбиту или в специализированном жилом модуле, в котором может разместиться максимум 30 астронавтов.за один пуск. [58] [59] Ричард Варвилл, технический директор компании Reaction, сказал о рынке Reaction: «Мы конкурируем с одноразовыми ракетами, машиной, которая используется только один раз». [36]

Поскольку двигатель SABRE использует атмосферу в качестве реакционной массы на малой высоте, он будет иметь высокий удельный импульс (около 4 100–9 200 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 сжигает примерно одну пятую топлива, которое требовалось бы для обычной ракеты. [62] Таким образом, Skylon сможет взлетать с гораздо меньшим количеством топлива, чем обычные системы. [62] Снижение веса за счет меньшего количества топлива означало, что транспортному средству не потребуется столько подъемной силы или тяги., что, в свою очередь, позволяет использовать двигатели меньшего размера и позволяет использовать крыло обычной конфигурации. [62] Во время полета в атмосфере использование крыльев для противодействия гравитационному сопротивлению более экономично, чем простой выброс топлива (как в ракете), что опять-таки служит для уменьшения общего количества необходимого топлива. [62] Доля полезной нагрузки была бы значительно больше, чем у обычных ракет, и машина должна быть полностью многоразовой, способной выполнять более 200 запусков. [63]

Двигатели SABRE [ править ]

Основная статья: SABRE (ракетный двигатель)
Поперечный разрез модели двигателя ранней конструкции SABRE.

Одной из наиболее важных особенностей конструкции Skylon является его силовая установка, известная как синергетический ракетный двигатель с воздушным дыханием (SABRE). [64] Конструкция двигателя SABRE в значительной степени основана на экспериментальных двигателях STRICT / STERN, разделяя многие функции, такие как топливо и использование испытанного расширяющего отклоняющего сопла, а также опираясь на более широкий спектр двигателей с жидкостным воздушным циклом. (КРУЖЕВО). [23] [36] [21] Двигатели спроектированы так, чтобы работать так же, как обычный реактивный двигатель, со скоростью около 5,5 Маха (6737,7 км / ч; 4 186,6 миль / ч), [62]Высота 26 километров (85 302 фута), за которой воздухозаборник закрывается, и двигатель работает как высокоэффективная ракета на орбитальной скорости . [62] Предлагаемая САБЛЯ двигатель не ГПВРД , но реактивный двигатель работает в сочетании циклов из более предварительно охлажденного реактивного двигателя , ракетный двигателя и ПВРДА . [13] Первоначально ключевой технологии для этого типа реактивного двигателя с предварительным охлаждением не существовало, так как требовался теплообменник, который был в десять раз легче, чем современный. [45] Исследования, проведенные с тех пор, дали необходимые результаты. [21] [65]

Эксплуатация воздушно-реактивного двигателя со скоростью до 5,5 Маха создает многочисленные технические проблемы; несколько предыдущих двигателей, предложенных другими конструкторами, хорошо работали как реактивные двигатели, но плохо работали как ракеты. [62] Эта конструкция двигателя призвана быть хорошим реактивным двигателем в атмосфере, а также отличным ракетным двигателем снаружи; однако обычная проблема, возникающая при работе на скорости 5,5 Маха, заключалась в том, что воздух, поступающий в двигатель, быстро нагревается, когда он сжимается в двигателе; из-за определенных термодинамических эффектов это значительно снижает тягу, создаваемую при сжигании топлива. [62] [36] Попытки избежать этих проблем обычно приводили к тому, что двигатель становился намного тяжелее ( ГПВРД / ПВРД) или значительно снизил создаваемую тягу (обычные турбореактивные двигатели / ПВРД); в любом из этих сценариев конечным результатом будет двигатель с плохим соотношением тяги к массе на высоких скоростях, что, в свою очередь, будет слишком тяжелым, чтобы помочь в достижении орбиты. [62]

Конструкция двигателя SABRE направлена ​​на то, чтобы избежать исторической проблемы с характеристиками веса за счет использования некоторого количества 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. Как только гелий покидает предохладитель, он дополнительно нагревается продуктами предварительной горелки, давая ему достаточно энергии для приведения в действие турбины и насоса жидкого водорода. [62] Вследствие того, что воздух охлаждается на всех скоростях, струя может быть изготовлена ​​из легких сплавов, а вес уменьшен примерно вдвое. [62]Кроме того, на высоких скоростях можно сжечь больше топлива. При скорости выше 5,5 Маха воздух обычно становится непривычно горячим, несмотря на охлаждение; соответственно, при достижении этой скорости воздухозаборник закрывается, и вместо этого двигатель питается исключительно от бортового жидкого кислорода и водородного топлива, как в традиционной ракете. [62] [36]

Фюзеляж и конструкция [ править ]

Схема внутренних секций транспортного средства с выделением областей, выделенных для хранения водорода, кислорода и полезной нагрузки.

Предлагаемая в настоящее время модель Skylon D1 - это большое транспортное средство, имеющее длину 83,13 метра (272 футов 9 дюймов) и диаметр 6,30 метра (20 футов 8 дюймов). [66] Фюзеляж из Скайлона , как ожидается, будет карбид кремния армированного титана пространственной рамой ; [67] легкая и прочная конструкция, которая выдерживает вес алюминиевых топливных баков и к которой прикреплена керамическая обшивка . [22] Несколько слоев теплоизоляции из титановой фольги зажаты между обшивкой и рамой [68] [36], чтобы защитить внутреннюю часть Skylon от жары гиперзвукового полета и сильной жары при возвращении.

Из-за того, что в аппарате используется топливо с низкой плотностью в виде жидкого водорода , требуется большой объем, чтобы содержать достаточно энергии для достижения орбиты. Пропеллент предназначен для поддержания низкого давления, чтобы минимизировать напряжение; Большое и легкое транспортное средство имеет преимущество при входе в атмосферу по сравнению с другими транспортными средствами из-за низкого баллистического коэффициента . [69] Из-за низкого баллистического коэффициента Skylon будет замедляться на больших высотах, где воздух тоньше; как следствие, температура обшивки транспортного средства будет достигать только 830 ° C (1520 ° F). [70] [71] Напротив, меньший по размерам космический шаттл нагревается до 1730 ° C (3140 ° F) на передней кромке., и поэтому использовала чрезвычайно термостойкую, но хрупкую систему тепловой защиты из кремнезема . Конструкция Skylon не требует такого подхода, вместо этого используется гораздо более тонкая, но прочная армированная керамическая оболочка; [13] однако из-за турбулентного обтекания крыльев при входе в атмосферу некоторые секции транспортного средства должны быть оборудованы активными системами охлаждения. [36] [68]

Skylon должен иметь убирающееся шасси , оборудованное шинами высокого давления и тормозами с водяным охлаждением; если возникнут какие-либо трудности непосредственно перед взлетом, будут задействованы тормоза, чтобы остановить транспортное средство, а вода выкипит, чтобы рассеять тепло. [72] Во время нормальной посадки пустой автомобиль будет намного легче, и, следовательно, вода не потребуется, [72] поэтому при успешном взлете 1410 кг (3110 фунтов) воды [73] будут выброшен за борт . Когда эта функция была представлена ​​в модели C1 конструкции, вес тормозов был уменьшен с 3000 до 415 кг (от 6600 до 915 фунтов). [6]

Вспомогательные средства [ править ]

Для запуска потребуется специальная взлетно-посадочная полоса: ее необходимо укрепить, чтобы выдерживать высокую эквивалентную нагрузку на одно колесо; [74] обусловлено взлетной массой Skylon в 325 тонн; он должен иметь устойчивые участки тепла [ править ] в начале взлета перспективы и в ротации зоне; [75] и он должен быть 5,9 км (3,7 мили) в длину [75], чтобы Skylon мог разогнаться до скорости вращения 155 метров в секунду (300 узлов), [76] при этом оставаясь при этом 1500 метров (4900 футов) чтобы прервать запуск и при необходимости затормозить до полной остановки. Skylon сможет приземлиться на гражданской взлетно-посадочной полосе с кодом F. [75]

Находясь на земле, он будет проходить осмотр и необходимое техническое обслуживание со сроком выполнения около двух дней и сможет совершить не менее 200 орбитальных полетов на одно транспортное средство. [23] [77]

Технические характеристики (Skylon D1) [ править ]

Данные из руководства пользователя Skylon [8]

Общие характеристики

  • Экипаж: Ноль
    • Предлагаемый модуль управления персоналом / логистикой Skylon (SPLM) имеет место для капитана. [78]
  • Вместимость: 15000 кг (33000 фунтов) груза
    • до 24 пассажиров в SPLM. [79]
    • Вместимость до 30 пассажиров (в специальном пассажирском модуле) [59]
  • Длина: 83,133 м (272 футов 9 дюймов) [80]
  • Размах крыла: 26,818 м (88 футов 0 дюймов) [80]
  • Высота: 13,5 м (44 фута 3 дюйма) [80]
  • Пустой вес: 53 400 кг (117 727 фунтов) [60]
  • Полная масса: 325 000 кг (716 502 фунта) [60]
  • Силовая установка: 2 жидкостных двигателя SABRE 4 с тягой 2000 кН (450 000 фунт-сил) каждый [60]
  • Удельный импульс: 4 100–9 200 секунд (40 000–90 000 Н ‑ с / кг) при дыхании воздухом [60]

Спектакль

  • Максимальная скорость: 5,5 Маха на воздухе [60]
  • Практический потолок: 28 500 м (93 500 футов) для дыхания воздухом

См. Также [ править ]

  • Реакционные двигатели A2 , реактивный дизайн для противоподального авиалайнера с использованием аналогичной технологии двигателя
  • CFASTT-1 , аналогичный дизайн Университета Стратклайда
  • Многоразовая система запуска

Ссылки [ править ]

Цитаты [ править ]

  1. ^ a b Хемпселл и Лонгстафф 2009 , стр. 5.
  2. ^ Кларк, Стюарт (17 июля 2013 г.). «Ракетный двигатель Sabre может открыть доступ в космос как никогда раньше» . Хранитель . Лондон.
  3. ^ " " Возможности и услуги (2016)» . SpaceX .
  4. ^ Илон Маск [@elonmusk] (30 апреля 2016 г.). «@elonmusk Максимальные показатели производительности приведены для запусков одноразового использования. Вычтите от 30% до 40% для многоразовой полезной нагрузки ускорителя» (твит) - через Twitter .
  5. ^ Varvill & Bond 1993 , стр. 165, рис 1.
  6. ^ а б Варвилл и Бонд 2004 .
  7. ^ Hempsell & Longstaff 2009 .
  8. ^ а б Хемпселл и Лонгстафф 2014 .
  9. ^ a b c «Концепция двигателя космического самолета Skylon достигла ключевой вехи» . Новости BBC . 28 ноября 2012 . Проверено 28 ноября 2012 года .
  10. ^ «Прорыв в гиперзвуковом полете может помочь нам в Токио к обеду» . Проводной . 30 ноября 2012 г.
  11. ^ "BAE инвестирует в фирму по производству космических двигателей Reaction Engines" . BBC News . 2 ноября 2015.
  12. ^ «SpaceX опубликовала стоимость запуска Falcon Heavy на НОО для запуска в 2016 году» . SpaceX . 2015. Архивировано из оригинала 7 октября 2013 года .
  13. ^ a b c d "Часто задаваемые вопросы о Skylon" . Часто задаваемые вопросы . Реакция Двигатели Лтд . 2010. Архивировано из оригинала 2 июня 2015 года . Проверено 25 января 2011 года .
  14. ^ "Великобритания выделяет 60 миллионов фунтов стерлингов на сверхбыстрый ракетный двигатель" . Хранитель . Лондон. 16 июля 2013 г.
  15. ^ а б «Реакция Двигатели Лтд.: История компании» . Реакция Двигатели Лтд . Архивировано из оригинала на 8 августа 2010 года . Проверено 25 сентября 2010 года .
  16. ^ a b c d Тисделл, Дэн (14 июня 2011 г.). «Концепт Skylon может стать следующим космическим самолетом» . Международный рейс . Архивировано из оригинального 19 января 2017 года - через FlightGlobal.com.
  17. ^ "Медленный путь к повторному использованию" . Международный рейс . 1 января 2000 г. - через FlightGlobal.com.
  18. ^ "История до сих пор" . Реакция Двигатели Лтд . Архивировано из оригинального 12 сентября 2017 года . Проверено 18 сентября 2017 года .
  19. ^ Varvill & Bond 1993 .
  20. ^ "Программы и концепции многоразовых ракет-носителей" (PDF) . Заместитель администратора по коммерческому космическому транспорту (AST). Январь 1998. Архивировано из оригинального (PDF) 27 августа 2017 года . Проверено 18 сентября 2017 года .
  21. ^ а б в г Хемпселл и Лонгстафф 2009 , стр. 4.
  22. ^ a b Хемпселл и Лонгстафф 2009 , стр. 11.
  23. ^ Б с д е е г Wang, Brian. «Прогресс в создании одноступенчатого орбитального космического самолета Skylon в 2019 году». Следующее большое будущее , 31 января 2009 г.
  24. ^ Марк Хемпселл (6 августа 2009). «Трансляция 1203» (Интервью). Беседовал доктор Дэвид М. Ливингстон. Космическое шоу .
  25. ^ a b c d e f "Письменные свидетельства от Reaction Engines Limited" . Восстановление баланса в экономике: торговля и инвестиции - Комитет по бизнесу, инновациям и профессиональным навыкам . Парламент Великобритании. Январь 2011. Архивировано из оригинала 2 февраля 2016 года . Проверено 27 января 2011 года .
  26. ^ Эмма Haslett (1 июня 2011). "Скайлон заменит космический шаттл?" . Британцы взлетают . Управление сегодня .
  27. ^ Комитет по науке и технологиям Палаты общин 2007 , стр. 262.
  28. ^ «Меморандум, представленный Ассоциацией аэрокосмических университетов» . Парламент Соединенного Королевства. 2000 г.
  29. ^ a b Коппингер, Роб (19 февраля 2009 г.). «Технология двигателей космических самолетов Skylon получает европейское финансирование» . Flight International - через FlightGlobal.com.
  30. ↑ Джонатан Амос (19 февраля 2009 г.). «Космический самолет Skylon получает денежную поддержку» . BBC News .
  31. ↑ Джереми Сюй (11 марта 2009 г.). "Концепция британского космического самолета получает развитие" . Space.com .
  32. ^ "Ракеты и Скайлон" . 20 лет со дня основания HOTOL: Reaction Engines Ltd и SKYLON . Британские ракетчики. 2009 . Проверено 1 октября 2010 года .
  33. ^ «Двигатели реакции празднуют 20 лет, надеются на успех с Skylon» . Параболическая дуга. 26 августа 2009 г.
  34. ^ "Ракета, которая думает, что это реактивный самолет" . Phys.org . 19 февраля 2009 . Дата обращения 13 ноября 2020 .
  35. ^ Пейдж, Льюис (24 мая 2011 г.). «ЕКА: британский космический самолет Skylon кажется вполне возможным» . Реестр .
  36. ^ a b c d e f g h Эмспак, Джесси. «Космический самолет REL Skylon нацелен на то, чтобы превзойти SpaceX с помощью многоразовой ракеты». theverge.com , 8 марта 2016 г.
  37. ^ "@George_Osborne" . Twitter , 27 июня 2013 г.
  38. ^ «Государственная помощь: Комиссия одобряет поддержку Соединенным Королевством 50 миллионов фунтов стерлингов на исследования и разработку инновационного двигателя космической ракеты-носителя» (пресс-релиз). Европейская комиссия. 14 августа 2015.
  39. Рианна Норрис, Гай (1 ноября 2015 г.). "BAE делает ставку на разработку гиперзвуковых реактивных двигателей" . Aviationweek.com . Авиационная неделя и космические технологии.
  40. ^ Холлингер, Пегги; Куксон, Клайв (2 ноября 2015 г.). «BAE Systems заплатит 20,6 млн фунтов стерлингов за 20% группы космических двигателей» . CNBC .
  41. ^ «Reaction Engines обеспечивает финансирование для разработки демонстрационного двигателя SABRE» (пресс-релиз). Cullham Science Center, Соединенное Королевство: Реакционные Двигатели Ltd . Архивировано из оригинала 20 марта 2017 года . Проверено 18 сентября 2017 года .
  42. ^ «Реакционные двигатели награждены контрактом DARPA на проведение высокотемпературных испытаний предварительного охладителя SABRE» . Реакция Двигатели Лтд . 25 сентября 2017. Архивировано из оригинала 28 сентября 2017 года . Проверено 30 января 2019 .
  43. ^ "Боинг, разработчик гиперзвукового двигателя обратной реакции Rolls-Royce" . Авиационная неделя . 11 апреля 2018.
  44. ^ "Проект СТЕРН" . Реакция Двигатели Лтд . Архивировано из оригинала 8 мая 2012 года .
  45. ^ a b "Reaction Engines Ltd: Проекты СТЕРН и СТРОГО" . Реакция Двигатели Лтд . Архивировано из оригинального 14 августа 2010 года . Проверено 25 сентября 2010 года .
  46. ^ Thisdell, Dan (1 сентября 2011). «Идут испытания двигателей космического самолета» . Flight International - через FlightGlobal.com.
  47. ↑ Майк Уолл (18 апреля 2011 г.). «Большие испытательные станки для концепции британского космического самолета» . Space.com . Проверено 18 апреля 2011 года .
  48. ^ «Ключевые испытания для проекта космического самолета Skylon» . BBC News . 27 апреля 2012 г.
  49. ^ «ГЛАВНЫЙ ПРОДВИЖЕНИЕ НА ПУТИ НА СЛЕДУЮЩИЙ РЕЖИМ» (PDF) (пресс-релиз). Реакция Двигатели Лтд . 10 июля 2012 г. Архивировано из оригинального (PDF) 13 августа 2012 г.
  50. ^ "Перейти в открытое небо для космоплана Skylon" . BBC News . 11 июля 2012 г.
  51. ↑ Томсон, Ян (29 ноября 2012 г.). «Европейское космическое агентство очищает орбитальные двигатели SABRE» . Реестр .
  52. ^ «Skylon Phase 3 Development: Q&A» . Rocketeers.co.uk. 9 мая 2011 . Проверено 3 декабря 2012 года .
  53. Перейти ↑ Bond 2011 .
  54. ^ "У европейского конкурса на разработку ракет нового поколения был неожиданный участник" . Космические новости. 13 июля 2012 г.
  55. ^ a b Varvill & Bond 2003 , стр. 108.
  56. ^ Hempsell & Longstaff 2014 , стр. 13.
  57. ^ Hempsell & Longstaff 2014 , стр. 9.
  58. ^ "Reaction Engines Ltd: Текущие проекты: SKYLON - Пассажирские возможности" . Реакция Двигатели Лтд . Архивировано из оригинального 15 июня 2012 года . Проверено 25 сентября 2010 года .
  59. ^ Б Скотт Скотт Харрисон и Вудро 2003 .
  60. ^ Б с д е е Hempsell & Longstaff 2014 , с. 6.
  61. ^ Hempsell & Longstaff 2009 , стр. 3.
  62. ^ a b c d e f g h i j k l m "Двигатель SABRE" . Реакция Двигатели Лтд . 2010 г.
  63. ^ Varvill & Bond 2004 , стр. 22.
  64. ^ «Реакция Двигатели Limited: Программа демонстрации технологий» . Реакция Двигатели Лтд . Архивировано из оригинального 16 февраля 2010 года . Проверено 25 сентября 2010 года .
  65. ^ "Революционная система космического двигателя испытана для Skylon" . BBC News . 27 апреля 2012 г.
  66. ^ "Reaction Engines Ltd: Текущие проекты: SKYLON - Автомобиль" . Реакция Двигатели Лтд . Архивировано из оригинала 15 июля 2010 года . Проверено 25 сентября 2010 года .
  67. ^ Davies, Hempsell & Varville 2015 , стр. 8.
  68. ^ a b Хемпселл и Лонгстафф 2009 , стр. 15.
  69. ^ Hempsell & Longstaff 2009 , стр. 7.
  70. ^ Varvill & Bond 2004 , стр. 25.
  71. ^ Отчет об оценке Skylon (PDF) (Отчет). Европейское космическое агентство. 2011. Архивировано из оригинала (PDF) 26 октября 2016 года. Во время повторного входа температура поддерживается на уровне 1100 К (800 ° C; 1500 ° F) за счет динамического управления траекторией посредством активной обратной связи по измеренным температурам кожи. Это возможно за счет низкого баллистического коэффициента и управляемости подъемной машины с активными носовыми плоскостями.
  72. ^ a b Хемпселл и Лонгстафф 2009 , стр. 21.
  73. ^ "Обзор SKYLON / SABRE", презентация для Специальной космической группы Северной Ирландии , 5 марта 2014 г.
  74. ^ "Доступ в космос: SKYLON - Технический" . Двигатели реакции . 2014. Архивировано из оригинала 17 декабря 2015 года.
  75. ^ а б в Хемпселл 2014 , стр. 15.
  76. ^ Hempsell 2014 , стр. 5.
  77. ^ Skylon . Марк Уэйд, Энциклопедия Astronautix .
  78. ^ Hempsell & Longstaff 2014 , стр. 43.
  79. ^ Hempsell & Longstaff 2014 , стр. 45.
  80. ^ a b c Хемпселл и Лонгстафф 2014 , стр. 4.

Библиография [ править ]

  • Бонд, Алан (8 декабря 2011 г.). Прогресс на многоразовом космическом самолете SKYLON (PDF) . 7-я Аплтонская космическая конференция. Реакция Двигатели Лтд . Архивировано из оригинального (PDF) 12 июля 2012 года . Проверено 3 декабря 2012 года .
  • Дэвис, Филиппа; Хемпселл, Марк; Варвилл, Ричард (2015). Прогресс на SKYLON и SABRE . 66-й Международный астронавтический конгресс. МАК-15-Д2.1.8. МАК-15, Д2,1,8, х31601
  • Хемпселл, Марк ; Лонгстафф, Роджер (сентябрь 2009 г.). «Руководство пользователя SKYLON - Ред. 1» (PDF) . Реакция Двигатели Лтд . Архивировано из оригинального (PDF) 19 декабря 2009 года.
  • Хемпселл, Марк ; Лонгстафф, Роджер (январь 2010). «Руководство пользователя SKYLON - Rev 1.1» (PDF) . Реакция Двигатели Лтд . Архивировано из оригинального (PDF) 18 апреля 2016 года.
  • Хемпселл, Марк; Бонд, Алан; Bond, R; Варвилл, Ричард (октябрь 2011 г.). Прогресс по программе развития SKYLON и SABRE . 62-й Международный астронавтический конгресс. Кейптаун. МАК-11.D 2.4.2, МАК-11.B3.2.6.
  • Хемпселл, Марк ; Лонгстафф, Роджер (июнь 2014 г.). «Руководство пользователя SKYLON - Rev 2.1» (PDF) . Реакция Двигатели Лтд . С. 1–52. Архивировано из оригинального (PDF) 29 ноября 2015 года.
  • Хемпселл, Марк (сентябрь 2013 г.). Прогресс на SKYLON и SABRE . 64-й Международный астронавтический конгресс. Пекин, Китай. МАК-13.Д2.4.6.
  • Хемпселл, Марк (2014). Технический обзор европейского оператора пусковых услуг SKYLON . 65-й ​​Международный астронавтический конгресс (IAC 2014): симпозиум D2 по космическим транспортным решениям и инновациям. Реакция Двигатели Лтд . МАК-14.Д2.4.5.
  • Комитет по науке и технологиям Палаты общин (2007). 2007: Космическая политика - седьмой отчет о сессии 2006-08 гг . II . Канцелярия Ее Величества. ISBN 978-0-215-03509-7.
  • Скотт-Скотт, JL; Харрисон, М .; Вудроу, AD (2003). "Соображения по поводу пассажирского транспорта перспективными космическими самолетами" (PDF) . Журнал Британского межпланетного общества . 56 : 118–126. Bibcode : 2003JBIS ... 56..118S . Архивировано из оригинального (PDF) 19 марта 2009 года.
  • Варвилл, Ричард; Бонд, Алан (май 1993 г.). «Скайлон: ключевой элемент будущей космической транспортной системы». Космический полет . Vol. 35 нет. 5. Лондон: Британское межпланетное общество . С. 162–166. ISSN  0038-6340 .
  • Варвилл, Ричард; Бонд, Алан (2003). «Сравнение концепций движителей для многоразовых пусковых установок SSTO» (PDF) . Журнал Британского межпланетного общества . 56 : 108–17. Bibcode : 2003JBIS ... 56..108V . Архивировано из оригинального (PDF) 28 июня 2012 года.
  • Варвилл, Ричард; Бонд, Алан (2004). "Космический самолет СКАЙЛОН" (PDF) . Журнал Британского межпланетного общества . 57 : 22–32. Bibcode : 2004JBIS ... 57 ... 22В . Архивировано из оригинального (PDF) 16 мая 2011 года.
  • Варвилл, Ричард; Бонд, Алан (2008). "Космический самолет СКАЙЛОН - прогресс в реализации". Журнал Британского межпланетного общества . 61 : 412–418. Bibcode : 2008JBIS ... 61..412V .

Внешние ссылки [ править ]

  • Reaction Engines Limited
  • Марк Хемпселл из REL на The Space Show рассказывает о Skylon
  • Модель World Tiles Skylon
  • Уравнение ракеты с жидкостным воздушным двигателем (LACE) достаточно хорошо предсказывает производительность Skylon.
  • Видео анимация TROY Mars Mission Concept
  • Видео - СКИЛОН - Операции от Reaction Engines Ltd на Vimeo.