✖


Jump to content

Скайлон (космический корабль)

Скайлон
Художественная концепция выхода Скайлона на орбиту.
Роль Многоразовый космический самолет
Национальное происхождение Великобритания
Дизайнер Реакция Двигатели Лимитед
Статус В разработке
Разработано на основе Проект HOTOL (Горизонтальный взлет и посадка)

Skylon — это серия концептуальных проектов многоразового одноступенчатого орбитального космического самолета британской компании Reaction Engines Limited (Reaction), использующая SABRE установку комбинированного цикла — воздушно-реактивную двигательную .

Конструкция транспортного средства предназначена для самолета , работающего на водородном топливе , который будет взлетать со специально построенной усиленной взлетно-посадочной полосы и разгоняться до скорости 5,4 Маха на высоте 26 километров (85 000 футов) (по сравнению с 9–13 километрами или 30 000–40 000 футов типичного авиалайнера), используя перед кислород атмосферы переключением двигателей, чтобы использовать внутренний запас жидкого кислорода (LOX) для ускорения до 25 Маха, необходимого для выхода на орбиту высотой 400 км. [1]

Он будет доставлять 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% превышает грузоподъемность Европейского космического агентства автоматического транспортного средства ; [2] или 7,3 тонны (16 000 фунтов) на геосинхронную переходную орбиту (GTO), [ нужна ссылка ] более чем на 24% больше, чем у ракеты-носителя SpaceX Falcon 9 в многоразовом режиме (по состоянию на 2018 г. [3] [4] ).

Относительно легкий аппарат снова войдет в атмосферу и приземлится на взлетно-посадочной полосе, будучи защищенным от условий входа в атмосферу композитной обшивкой с керамической матрицей . Находясь на земле, он будет проходить проверку и необходимое техническое обслуживание в течение примерно двух дней и сможет совершить не менее 200 орбитальных полетов на каждый аппарат.

По мере продвижения работы над проектом публиковалась информация о ряде вариантов оформления, в том числе А4, [5] С1, [6] С2, [7] и Д1. [8] Испытание ключевых технологий было успешно завершено в ноябре 2012 года, что позволило конструкции Skylon перейти от фазы исследований к стадии разработки. [9] [10] По состоянию на 2021 год завершены работы по созданию испытательного стенда для двигателей. , в Весткотте [ нужно обновить ] . В настоящее время планируется завершить строительство завода и начать первые наземные испытания двигателей в 2021 году, а к 2025 году двигатели SABRE смогут выполнять беспилотные испытательные полеты на «гиперзвуковом испытательном стенде» (HTB). [11]

В бумажных исследованиях предполагается, что стоимость килограмма (кг) полезной нагрузки, доставляемой таким способом на НОО, будет снижена с нынешних 1108 фунтов стерлингов за кг (по состоянию на декабрь 2015 г.). ), [12] включая исследования и разработки , примерно до 650 фунтов стерлингов/кг (718,16 долларов США/кг), при этом ожидается, что со временем затраты значительно снизятся 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 Скайлона. В течение первых двух 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 на проект 60 миллионов фунтов стерлингов, чтобы позволить построить прототип двигателя SABRE; [14] Контракты на это финансирование были подписаны в 2015 году.

Программа исследований и разработок

[ редактировать ]

Предыстория и ранние работы

[ редактировать ]

Skylon берет свое начало в рамках предыдущей программы развития космического пространства для предполагаемого одноступенчатого (SSTO) 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 громкой из них был НАСА , управляемый космический челнок . Совместно с British Aerospace и Rolls-Royce возникла многообещающая конструкция, на доработку которой 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 разработки были прекращены. Аэрокосмическое издание Flight International отметило, что HOTOL и другие конкурирующие программы космических самолетов были «чрезмерно амбициозными» и что разработка таких систем запуска потребует большего количества исследований и более медленного прогресса, чем предполагалось ранее. [17]

Skylon был разработан на основе британского проекта HOTOL .

После неудачного закрытия HOTOL в 1989 году Алан Бонд вместе с Джоном Скоттом-Скоттом и Ричардом Варвиллом решили основать собственную компанию Reaction Engines Limited . [18] продолжить разработку жизнеспособного космического самолета и связанных с ним технологий с использованием частного финансирования. [15] В 1993 году компания Reaction публично обнародовала свое предложение о космическом самолете. [19] который он назвал Skylon в честь структуры Skylon , которая вдохновила Алана Бонда на выставке Фестиваля Британии . Skylon представлял собой редизайн с чистого листа, основанный на уроках, извлеченных во время разработки HOTOL. В новой концепции снова использовалась двухрежимная двигательная установка с двигателями, которые могли сжигать водород с внешним воздухом во время полета в атмосфере.Вначале Skylon был представлен компанией ЕКА в рамках инициативы по программе исследований будущего европейского космического транспорта (FESTIP), а также для поиска государственных или коммерческих инвестиций для финансирования разработки транспортного средства. Reaction также стремилась установить связи с другими компаниями с целью создания международного консорциума заинтересованных фирм для участия в программе Skylon. [20]

Краткое описание проекта

[ редактировать ]

Дизайн Skylon имеет несколько явных отличий от более ранней программы HOTOL. [21] запускался бы с ракетных саней В то время как HOTOL в целях экономии веса , Skylon должен быть оснащен обычным убирающимся шасси . Ожидается, что обновленная конструкция двигателя с использованием двигателя SABRE будет обеспечивать более высокую производительность, чем его предшественник. [21] Расположенный сзади двигатель HOTOL означал, что машина обладала 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 Skylon этой проблемы было размещение двигателей на концах крыльев, что позволило расположить их дальше вперед и намного ближе к продольному центру масс транспортного средства , тем самым решая проблему нестабильности. [22]

Компьютерное изображение космического самолета «Скайлон», поднимающегося на орбиту.

В конечном итоге Reaction намерена работать как коммерческое предприятие , которое после завершения разработки будет производить автомобили Skylon для множества международных клиентов, которые будут напрямую управлять своим автопарком, получая при этом поддержку от Reaction. [16] Skylon был разработан с целью достижения не менее 200 полетов на одно транспортное средство. [23] По данным компании, ее бизнес-план состоит в том, чтобы продавать автомобили по 1 миллиарду долларов за штуку, для которых она прогнозирует рынок как минимум из 30 Skylons, в то время как прогнозируется, что текущие расходы в размере всего 10 миллионов долларов за рейс будут нести операторы. [16] Хотя Reaction намеревается производить некоторые компоненты напрямую, например, предварительный охладитель двигателя, другие компоненты были разработаны компаниями-партнерами, и ожидается, что консорциум различных аэрокосмических фирм будет осуществлять полное производство Skylon. [24]

В эксплуатации Skylon потенциально может снизить стоимость запуска спутников , которая, согласно доказательствам, представленным в парламент Великобритании организацией Reaction, прогнозируется на уровне около 650 фунтов стерлингов за кг; по состоянию на 2011 год средняя стоимость запуска с использованием традиционных методов оценивалась примерно в 15 000 фунтов стерлингов за кг. [25] Помимо других перспективных операций, «Скайлон» будет способен доставлять на Международную космическую станцию ​​полезные грузы массой до 10 тонн . [16] Reaction также завершила внутренние исследования по использованию Skylon в качестве стартовой платформы для сети космических спутников на солнечной энергии , что исторически было неосуществимо из-за высоких затрат на запуск. [23] По данным делового издания Management Today , Skylon обсуждался как возможная замена программе НАСА " Спейс Шаттл" . [26]

Финансирование

[ редактировать ]

Выступая в июне 2011 года, Reaction подсчитала, что в конечном итоге потребуется 12 миллиардов долларов для достижения оперативной конфигурации, которая, по тогдашним оценкам, должна была быть достигнута примерно в 2020 году, в зависимости от финансирования. Получение дополнительного финансирования программы Skylon от британского правительства часто было трудным. [27] В 2000 году Reaction подала безуспешный запрос на финансирование от британского правительства; По мнению правительства, предложение Reaction предполагало потенциально большую прибыль от инвестиций. [28] Однако несколько чиновников выступили в качестве сторонников и выступили за официальную поддержку программы Skylon. Выступая в 2009 году, бывший министр науки и инноваций Великобритании лорд Дрейсон заявил о реакции: «Это пример британской компании, разрабатывающей передовые 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, что между Британским национальным космическим центром, ЕКА и Reaction было заключено крупное соглашение о финансировании. выделив 1 миллион евро (1,28 миллиона долларов США) на производство демонстрационного двигателя для программы Skylon к 2011 году. [29] [30] [31] Инициатива, известная как Программа демонстрации технологий , должна была продлиться примерно 2,5 года, в течение которых ЕКА предоставило дополнительное финансирование в виде 1 миллиона евро. [32] Соглашение 2009 года позволило Reaction привлечь EADS , принадлежащую несколько внешних компаний, в том числе Astrium , Бристольский университет и Немецкий аэрокосмический центр (DLR). к дальнейшей разработке [29] В результате принятия Программы демонстрации технологий компания Reaction смогла перейти с уровня технологической готовности (TRL) 2/3 на 4/5 в течение нескольких месяцев. [33]

По данным Космического агентства Великобритании, к 2012 году финансирование, необходимое для разработки и строительства всего корабля, еще не было обеспечено; Таким образом, исследовательские и опытно-конструкторские работы на тот момент были сосредоточены в основном только на двигателях, что было поддержано грантом ЕКА в размере 1 миллиона евро. [34] В январе 2011 года Reaction представила британскому правительству предложение с просьбой о дополнительном финансировании проекта Skylon. [25] 13 апреля 2011 года Reaction объявила, что конструкция Skylon прошла несколько строгих независимых проверок. 24 мая 2011 года ЕКА публично заявило, что проект осуществим, не обнаружив в предложении «никаких препятствий или критических элементов». [35] [36] Говоря о теме Skylon в 2011 году, Дэвид Уиллетс , государственный министр Великобритании по делам университетов и науки , заявил:

Европейское космическое агентство финансирует работу по проверке концепции Skylon за счет взносов Великобритании. Эта работа сосредоточена на демонстрации жизнеспособности передовой британской технологии двигателей, которая послужит основой проекта. Первоначальные работы будут завершены в середине 2011 года, и если испытания пройдут успешно, мы будем сотрудничать с промышленностью, чтобы рассмотреть следующие шаги. [25]

В июне 2013 года Джордж Осборн , тогдашний министр финансов , заявил, что британское правительство выделит 60 миллионов фунтов стерлингов на дальнейшую разработку 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, согласно которому инвестирует в Reaction 20,6 млн фунтов стерлингов для приобретения 20% ее акционерного капитала, а также окажет помощь в разработке двигателя SABRE. [39] [40]

В июле 2016 года ЕКА 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 с Reaction Engines контракт на нераскрытую сумму на проведение высокотемпературных испытаний воздушного потока в Колорадо, США, на площадке предварительного охладителя Reaction Engines под названием HTX. . Работы по тестированию 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. В общей сложности будет предоставлено новое финансирование в размере 37,5 миллионов долларов США, включая вклады компаний Baillie Gifford Asset Management и Woodford Investment Management. [43]

Разработка

[ редактировать ]
Стенд предварительного охладителя, на котором проверялась система теплообмена двигателя SABRE .

В 2000 году фирма завершила работу с Бристольским университетом по тестированию предварительного охладителя. [23]

С 2007 по 2009 год компания Reaction работала с Бристольским университетом и авиадесантной инженерией над проектом STERN (статическое испытательное сопло ракеты с расширением/отклонением), в рамках которого проверялась система зажигания двигателя Reaction, разработанный Reaction воздушно-реактивный водородный ракетный двигатель, а также исследовались стабильность потока и поведение с отклонением расширения, разработанной доктором Нилом Тейлором, с конструкцией сопла в результате многочисленных испытаний, проведенных компанией Airborne Engineering. Сопло отклонения расширения способно компенсировать изменение давления окружающей среды, возникающее при наборе высоты во время полета в атмосфере, тем самым создавая большую тягу и, следовательно, эффективность. [44] [23]

двигателя Работы над STERN были продолжены в проекте STRICT (Static Test Rocket Incorporating Cooled Thrust-Camber), в котором исследовалась стабильность потока выхлопных газов и рассеивание выделяемого тепла в стенках двигателя. [23] Результаты и разработки, реализованные в рамках проектов STRICT и STERN, впоследствии были объявлены Reaction «большим успехом». [45]

Статические испытания предохладителя двигателя начались в июне 2011 года, ознаменовав начало третьего этапа программы разработки Skylon. [25] [46] [47] В апреле 2012 года компания Reaction объявила, что первая серия программы испытаний предохладителей успешно завершена. [48] 10 июля 2012 года компания Reaction объявила, что вторая из трех серий испытаний завершилась успешно, а последняя серия испытаний начнется в следующем месяце после того, как испытательное оборудование будет модернизировано и позволит проводить испытания при температуре -150 °C (-238 °C). Е) температуры. [49] [50] Подразделение двигателей ЕКА провело проверку испытаний предварительного охладителя в середине 2012 года и сочло результаты удовлетворительными. [9] [51]

9 мая 2011 года компания Reaction заявила, что предсерийный прототип Skylon может полететь к 2016 году, а предлагаемый маршрут будет представлять собой суборбитальный полет между Гвианским космическим центром недалеко от Куру во Французской Гвиане и Североевропейским аэрокосмическим испытательным полигоном , расположенным на севере страны. Швеция. [52] Предварительные заказы ожидаются в 2011–2013 годах, что совпадет с формированием производственного консорциума. [25] 8 декабря 2011 года Алан Бонд заявил, что Skylon поступит в эксплуатацию к 2021–2022 году, а не к 2020 году, как предполагалось ранее. [53] 13 июля 2012 года генеральный директор ЕКА Жан-Жак Дорден публично заявил, что ЕКА проведет серию переговоров с Reaction с целью развития дальнейшего «технического понимания». [54] [ нужно обновить ]

В ноябре 2012 года компания Reaction объявила, что начнет работу над проектом, рассчитанным на три с половиной года, по разработке и созданию испытательного стенда двигателя SABRE, чтобы доказать его эффективность как в воздушном, так и в ракетном режимах. [9] По состоянию на июль 2022 года испытания предварительного охладителя Reaction все еще продолжаются. [55]

Технологии и дизайн

[ редактировать ]

Обзор

[ редактировать ]
См. Также: Одноступенчатый вывод на орбиту.

Skylon — это полностью многоразовый корабль SSTO, способный выходить на орбиту без выведения на орбиту и предназначенный главным образом для использования в качестве многоразовой системы запуска . [56] Сторонники подхода SSTO часто заявляли, что постановка включает в себя ряд присущих сложностей и проблем из-за сложности, таких как сложность или, как правило, невозможность восстановления и повторного использования большинства элементов, что неизбежно приводит к большим затратам на производство совершенно новых ракет-носителей вместо этого; поэтому они считают, что проекты SSTO обещают снизить высокую стоимость космических полетов. [56] В эксплуатационном плане предусматривается, что беспилотный «Скайлон» будет взлетать со специально укрепленной взлетно-посадочной полосы , набирать высоту аналогично обычному самолету и совершать набор высоты на очень высоких скоростях, превышающих в пять раз скорость звука (6100 м) . км/ч или 3800 миль в час), чтобы достичь максимальной высоты полета примерно 28 километров (92 000 футов), где полезная нагрузка обычно запускается до повторного входа корабля в атмосферу , после чего он будет проводить относительно мягкий полет. снижение перед выполнением традиционной посадки на взлетно-посадочную полосу. [36] [1]

«Скайлон» Космоплан спроектирован как двухмоторный «бесхвостый» самолет, оснащенный управляемым утком.

Конструкция Skylon D1 включает большой цилиндрический отсек полезной нагрузки длиной 13 м (42 фута 8 дюймов) и диаметром 4,8 м (15 футов 9 дюймов). [57] Он спроектирован так, чтобы быть сопоставимым с текущими размерами полезной нагрузки и способен поддерживать контейнеризацию полезной нагрузки, которую Reaction Engines предполагает производить в будущем. На экваториальную орбиту Skylon мог доставить 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). [58] Используя сменные контейнеры с полезной нагрузкой, Skylon может быть приспособлен для доставки спутников или жидкого груза на орбиту или в специализированном жилом модуле, причем последний способен вместить до 30 астронавтов во время одного запуска. [59] [60] Ричард Варвилл, технический директор Reaction, заявил о рынке Reaction: «Мы конкурируем с одноразовыми ракетами, машиной, которая используется только один раз». [36]

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, [61] или 3600 секунд (35 000 Н-с/кг) для SABRE 3, [62] ) и сжечь примерно одну пятую топлива, которое потребовалось бы для обычной ракеты. [63] Таким образом, Skylon сможет взлетать с гораздо меньшим количеством топлива, чем обычные системы. [63] Снижение веса, обеспечиваемое меньшим количеством необходимого топлива, означало, что транспортному средству не потребуется такая большая подъемная сила или тяга , что, в свою очередь, позволяет использовать двигатели меньшего размера и позволяет использовать крыло традиционной конфигурации. [63] При полете в атмосфере использование крыльев для противодействия гравитационному сопротивлению более экономично, чем простой выброс топлива (как в ракете), что опять же способствует уменьшению общего количества необходимого топлива. [63] Доля полезной нагрузки будет значительно больше, чем у обычных ракет, и машина должна быть полностью многоразовой и способна выполнить более 200 пусков. [64]

Двигатели САБР

[ редактировать ]
Основная статья: SABRE (ракетный двигатель)
Поперечное сечение модели двигателя SABRE ранней конструкции.

Одной из наиболее важных особенностей конструкции Skylon является его силовая установка, известная как синергетический воздушно-реактивный ракетный двигатель (SABRE). [65] Конструкция двигателя SABRE в значительной степени опирается на экспериментальные двигатели STRICT/STERN, обладая многими общими характеристиками, такими как топливо и использование испытанного расширительного отклоняющего сопла, а также опираясь на более широкую область двигателей с жидкостным воздушным циклом (LACE). . [23] [36] [21] Двигатели спроектированы так, чтобы работать так же, как обычный реактивный двигатель , со скоростью около 5,5 Маха (6740 км / ч; 4190 миль в час). [63] Высота 26 километров (85 302 фута), после которой воздухозаборник закрывается, и двигатель работает как высокоэффективная ракета на орбитальной скорости . [63] Предлагаемый двигатель SABRE представляет собой не прямоточный воздушно-реактивный двигатель , а реактивный двигатель, работающий в комбинированном цикле , предварительно охлажденного реактивного двигателя ракетного двигателя и прямоточного воздушно-реактивного двигателя . [13] Первоначально ключевой технологии для этого типа реактивного двигателя с предварительным охлаждением не существовало, поскольку для этого требовался теплообменник, который был в десять раз легче современного. [45] Исследования, проведенные с тех пор, достигли необходимых показателей. [21] [66]

Эксплуатация воздушно-реактивного двигателя на скоростях до 5,5 Маха сопряжена с многочисленными инженерными проблемами; несколько предыдущих двигателей, предложенных другими конструкторами, хорошо работали как реактивные двигатели, но плохо работали как ракеты. [63] 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 при сжатии в двигателе; из-за определенных термодинамических эффектов это значительно снижает тягу, которую можно создать при сжигании топлива. [63] [36] Попытки избежать этих проблем обычно приводили к тому, что двигатель становился намного тяжелее ( ГПВРД / ПВРД ) или значительно уменьшал создаваемую тягу (обычные турбореактивные/ПВРД); в любом из этих сценариев конечным результатом будет двигатель с плохим соотношением тяги к весу на высоких скоростях, который, в свою очередь, будет слишком тяжелым, чтобы существенно помочь в достижении орбиты. [63]

Конструкция двигателя SABRE направлена ​​на то, чтобы избежать исторической проблемы веса и производительности за счет использования части жидкого водородного топлива для охлаждения гелия в предварительном охладителе замкнутого цикла , который быстро снижает температуру воздуха на входе. [63] Затем воздух используется для сгорания аналогично обычному реактивному двигателю. Как только гелий покидает предварительный охладитель, он дополнительно нагревается продуктами предварительной горелки, давая ему достаточно энергии для привода турбины и насоса жидкого водорода. [63] Благодаря охлаждению воздуха на всех скоростях реактивный самолет может быть изготовлен из легких сплавов , а его вес снижается примерно вдвое. [63] 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 бортовым жидким кислородом и водородным топливом, как в традиционной ракете. [63] [36]

Фюзеляж и конструкция

[ редактировать ]
Схема внутренних секций автомобиля с указанием зон, отведенных для хранения водорода (красный), кислорода (синий) и полезной нагрузки (желтый).

Предлагаемая в настоящее время модель Skylon D1 представляет собой большой автомобиль длиной 83,13 метра (272 фута 9 дюймов) и диаметром 6,30 метра (20 футов 8 дюймов). [67] Skylon Ожидается , что фюзеляж будет представлять собой пространственный каркас из титана, армированный карбидом кремния ; [68] легкая и прочная конструкция, выдерживающая вес алюминиевых топливных баков керамическая обшивка . и к которой прикреплена [22] несколько слоев теплоизоляции из титановой фольги. Между обшивкой и рамой зажаты [69] [36] чтобы защитить внутреннюю часть Скайлона от жары гиперзвукового полета и сильной жары при входе в атмосферу.

Из-за использования в аппарате топлива низкой плотности в виде жидкого водорода , требуется большой объем, чтобы содержать достаточно энергии для достижения орбиты. Ракетное топливо должно храниться при низком давлении, чтобы минимизировать нагрузку; Большой и легкий автомобиль имеет преимущество при входе в атмосферу по сравнению с другими транспортными средствами из-за низкого баллистического коэффициента . [70] Из-за низкого баллистического коэффициента Скайлон будет замедляться на больших высотах, где воздух разрежен; как следствие, температура обшивки автомобиля достигнет всего 830 ° C (1520 ° F). [71] [72] Напротив, меньший «Спейс Шаттл» был нагрет до 1730 ° C (3140 ° F) на передней кромке , и поэтому использовал чрезвычайно термостойкую, но хрупкую систему термозащиты из кремнезема . Конструкция Skylon не требует такого подхода, вместо этого используется гораздо более тонкая, но прочная армированная керамическая оболочка; [13] однако из-за турбулентного потока вокруг крыльев при входе в атмосферу некоторые секции транспортного средства необходимо оборудовать активными системами охлаждения. [36] [69]

Skylon будет иметь убирающуюся ходовую часть , оснащенную шинами высокого давления и тормозами с водяным охлаждением; Если перед взлетом возникнут какие-либо трудности, для остановки транспортного средства будут задействованы тормоза, а вода выкипит, чтобы рассеять тепло. [73] Во время обычной посадки пустой аппарат будет намного легче, и, следовательно, вода не потребуется. [73] поэтому после успешного взлета 1410 кг (3110 фунтов) воды [74] было бы сброшено . Когда эта функция была представлена ​​в модели C1, вес тормозов был уменьшен примерно с 3000 до 415 кг (от 6600 до 915 фунтов). [6]

Вспомогательные средства

[ редактировать ]

Для запуска потребуется специальная взлетно-посадочная полоса: ее необходимо укрепить, чтобы выдержать высокую эквивалентную нагрузку на одно колесо; [75] обусловлено взлетной массой Skylon 325 тонн; он должен будет иметь термостойкие секции [ нужна ссылка ] в начале разбега и в зоне вращения ; [76] и его длина должна составлять 5,9 км (3,7 мили). [76] чтобы позволить Skylon разогнаться до скорости вращения 155 метров в секунду (560 км / ч; 300 узлов), [77] тем не менее, у него еще есть 1500 метров (4900 футов), чтобы прервать запуск и затормозить до полной остановки, если потребуется. Это будет самая длинная взлетно-посадочная полоса с твердым покрытием высотой почти 20 000 футов в мире . [78] Skylon сможет приземлиться на гражданскую взлетно-посадочную полосу длиной 3,2 км (2,0 мили) с кодом F. [76]

Находясь на земле, он будет проходить проверку и необходимое техническое обслуживание в течение примерно двух дней и сможет совершить не менее 200 орбитальных полетов на каждый аппарат. [23] [79]

Технические характеристики (Скайлон D1)

[ редактировать ]
Рисунок Скайлона в трех ракурсах.
A 3-view drawing of Skylon
Схема внутренних систем Скайлона
A diagram of Skylon's internal systems

Данные из руководства пользователя Skylon [8]

Общие характеристики

  • Экипаж: Ноль
Предлагаемый модуль персонала/логистики Skylon (SPLM) предусматривает должность капитана. [80]
  • Вместимость: 15 000 кг (33 000 фунтов) груза.
до 24 пассажиров в НОДС. [81]
Возможность размещения до 30 пассажиров (в специальном пассажирском модуле). [60]
  • Длина: 83,133 м (272 фута 9 дюймов) [82]
  • Размах крыла: 26,818 м (88 футов 0 дюймов) [82]
  • Высота: 13,5 м (44 фута 3 дюйма) [82]
  • Вес пустого: 53 400 кг (117 727 фунтов) [61]
  • Полная масса: 325 000 кг (716 502 фунта) [61]
  • Силовая установка: 2 SABRE 4 жидкостно-воздушных двигателя с тягой 2000 кН (450 000 фунтов силы) каждый. [61]
  • Удельный импульс:
3600 с (35 000 Н-с/кг) при дыхании на воздухе
Ракета 460 с (4500 Н-с/кг) [61]

Производительность

  • Максимальная скорость: 5,5 Маха, воздушное дыхание. [61]
  • Практический потолок: 28 500 м (93 500 футов), воздушно-реактивный.

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]

Цитаты

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б Хемпселл и Лонгстафф 2009 , с. 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.). «Максимальные показатели производительности @elonmusk указаны для одноразовых запусков. Вычтите от 30% до 40% для полезной нагрузки многоразового ускорителя» ( Твит ) – через Twitter .
  5. ^ Варвилл и Бонд 1993 , с. 165, рис. 1.
  6. ^ Jump up to: а б Варвилл и Бонд 2004 .
  7. ^ Хемпселл и Лонгстафф 2009 .
  8. ^ Jump up to: а б Хемпселл и Лонгстафф 2014 .
  9. ^ Jump up to: а б с «Концепция двигателя космического самолета Skylon достигла ключевого рубежа» . Новости Би-би-си . 28 ноября 2012 года . Проверено 28 ноября 2012 г.
  10. ^ «Прорыв» в гиперзвуковом полете может привести нас в Токио к обеду» . Проводной . 30 ноября 2012 г.
  11. ^ «BAE инвестирует в компанию по производству космических двигателей Reaction Engines» . Новости Би-би-си . 2 ноября 2015 г.
  12. ^ «SpaceX опубликовала стоимость запуска Falcon Heavy на НОО в 2016 году» . СпейсИкс . 2015. Архивировано из оригинала 7 октября 2013 года.
  13. ^ Jump up to: а б с д «Часто задаваемые вопросы о Скайлоне» . Часто задаваемые вопросы . ООО "Реакционные двигатели " 2010. Архивировано из оригинала 2 июня 2015 года . Проверено 25 января 2011 г.
  14. ^ «Великобритания выделит 60 миллионов фунтов стерлингов на сверхбыстрый космический ракетный двигатель» . Хранитель . Лондон. 16 июля 2013 г.
  15. ^ Jump up to: а б «Reaction Engines Ltd: История компании» . ООО "Реакционные двигатели " Архивировано из оригинала 8 августа 2010 года . Проверено 25 сентября 2010 г.
  16. ^ Jump up to: а б с д Тисделл, Дэн (14 июня 2011 г.). «Концепция Skylon может стать следующим космическим самолетом » Рейс Интернешнл . Архивировано из оригинала 19 января 2017 года на сайте FlightGlobal.com.
  17. ^ «Медленный путь к многоразовости» . Рейс Интернешнл . 1 января 2000 г. - через FlightGlobal.com.
  18. ^ «История до сих пор» . ООО "Реакционные двигатели " Архивировано из оригинала 12 сентября 2017 года . Проверено 18 сентября 2017 г.
  19. ^ Варвилл и Бонд 1993 .
  20. ^ «Программы и концепции многоразовых ракет-носителей» (PDF) . Заместитель администратора по коммерческому космическому транспорту (AST). Январь 1998 г. Архивировано из оригинала (PDF) 27 августа 2017 г. . Проверено 18 сентября 2017 г.
  21. ^ Jump up to: а б с д Хемпселл и Лонгстафф 2009 , с. 4.
  22. ^ Jump up to: а б Хемпселл и Лонгстафф 2009 , с. 11.
  23. ^ Jump up to: а б с д и ж г Ван, Брайан. «Прогресс к созданию одноступенчатого космического самолета Skylon для вывода на орбиту в 2019 году». Следующее большое будущее , 31 января 2009 г.
  24. ^ Марк Хемпселл (6 августа 2009 г.). «Вещание 1203» (Интервью). Беседовал доктор Дэвид М. Ливингстон. Космическое шоу .
  25. ^ Jump up to: а б с д и ж «Письменные доказательства от Reaction Engines Limited» . Перебалансировка экономики: торговля и инвестиции – Комитет по бизнесу, инновациям и навыкам . Парламент Великобритании. Январь 2011 г. Архивировано из оригинала 2 февраля 2016 г. Проверено 27 января 2011 г.
  26. ^ Эмма Хаслетт (1 июня 2011 г.). «Скайлон заменит космический шаттл?» . Британцы взрываются . Управление сегодня .
  27. ^ Комитет Палаты общин по науке и технологиям, 2007 г. , с. 262.
  28. ^ «Меморандум, представленный Ассоциацией аэрокосмических университетов» . Парламент Соединенного Королевства. 2000.
  29. ^ Jump up to: а б 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 «Скайлон» получает денежное вознаграждение» . Новости Би-би-си .
  31. ^ Джереми Сюй (11 марта 2009 г.). «Концепция британского космического самолета получает развитие» . Space.com .
  32. ^ «Ракеты и Скайлон» . 20 лет со дня HOTOL: Reaction Engines Ltd и SKYLON . Британские ракетчики. 2009 . Проверено 1 октября 2010 г.
  33. ^ «Reaction Engines отмечает 20-летие и надеется на успех со Skylon» . Параболическая дуга. 26 августа 2009 г.
  34. ^ «Ракета, которая думает, что она реактивный самолет» . Физика.орг . 19 февраля 2009 года . Проверено 13 ноября 2020 г.
  35. ^ Пейдж, Льюис (24 мая 2011 г.). «ЕКА: Британский космический самолет Скайлон кажется вполне возможным» . Регистр .
  36. ^ Jump up to: а б с д и ж г час Эмспак, Джесси. «Космический самолет Skylon от REL стремится бросить вызов SpaceX с помощью конструкции многоразовой ракеты». theverge.com , 8 марта 2016 г.
  37. ^ "@Джордж_Осборн" . Твиттер , 27 июня 2013 г.
  38. ^ «Государственная помощь: Комиссия утверждает поддержку Великобритании в размере 50 миллионов фунтов стерлингов на исследования и разработку инновационного двигателя для космической ракеты» (пресс-релиз). Европейская комиссия. 14 августа 2015 г.
  39. ^ Норрис, Гай (1 ноября 2015 г.). «BAE принимает участие в разработке гиперзвуковых реактивных двигателей» . Aviationweek.com . Неделя авиации и космических технологий.
  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). Научный центр Каллхэма, Великобритания: Reaction Engines Ltd. Архивировано из оригинала 20 марта 2017 года . Проверено 18 сентября 2017 г.
  42. ^ «Reaction Engines заключила контракт с DARPA на проведение высокотемпературных испытаний предварительного охладителя SABRE» . ООО "Реакционные двигатели " 25 сентября 2017 г. Архивировано из оригинала 28 сентября 2017 г. Проверено 30 января 2019 г.
  43. ^ «Разработчик гиперзвукового двигателя с обратной реакцией для Boeing и Rolls-Royce» . Авиационная неделя . 11 апреля 2018 г.
  44. ^ «Проект ШТЕРН» . ООО "Реакционные двигатели " Архивировано из оригинала 8 мая 2012 года.
  45. ^ Jump up to: а б «Reaction Engines Ltd: Проекты СТЕРЖНОСТЬ и СТРОГО» . ООО "Реакционные двигатели " Архивировано из оригинала 14 августа 2010 года . Проверено 25 сентября 2010 г.
  46. ^ Тисделл, Дэн (1 сентября 2011 г.). «Проводятся испытания двигателей космического самолета» . Flight International – через FlightGlobal.com.
  47. ^ Майк Уолл (18 апреля 2011 г.). «Предстоят большие испытания концепции британского космического самолета» . Space.com . Проверено 18 апреля 2011 г.
  48. ^ «Ключевые испытания проекта космического самолета Skylon» . Новости Би-би-си . 27 апреля 2012 г.
  49. ^ «ЗНАЧИТЕЛЬНЫЙ ПРОДВИЖЕНИЕ К СЛЕДУЮЩЕМУ РЕАКТИВНОМУ ДВИГАТЕЛЮ» (PDF) (пресс-релиз). ООО "Реакционные двигатели " 10 июля 2012 г. Архивировано из оригинала (PDF) 13 августа 2012 г.
  50. ^ «Переезд в открытое небо для космического самолета Скайлон» . Новости Би-би-си . 11 июля 2012 г.
  51. ^ Томсон, Ян (29 ноября 2012 г.). «Европейское космическое агентство одобрило орбитальные двигатели SABRE» . Регистр .
  52. ^ «Разработка Скайлона, Фаза 3: вопросы и ответы» . Rocketeers.co.uk. 9 мая 2011 года . Проверено 3 декабря 2012 г.
  53. ^ Бонд 2011 .
  54. ^ «Европейский конкурс проектов ракет нового поколения преподнес сюрприз» . Космические новости. 13 июля 2012 г. Архивировано из оригинала 8 февраля 2013 г.
  55. ^ «Reaction начинает испытания модернизации реактивного двигателя со скоростью 4 Маха для ВВС США» . Новый Атлас . Проверено 8 ноября 2022 г.
  56. ^ Jump up to: а б Варвилл и Бонд 2003 , с. 108.
  57. ^ Hempsell & Longstaff 2014 , с. 13.
  58. ^ Hempsell & Longstaff 2014 , с. 9.
  59. ^ «Reaction Engines Ltd: Текущие проекты: SKYLON – Пассажирские возможности» . ООО "Реакционные двигатели " Архивировано из оригинала 15 июня 2012 года . Проверено 25 сентября 2010 г.
  60. ^ Jump up to: а б Скотт-Скотт, Харрисон и Вудроу, 2003 .
  61. ^ Jump up to: а б с д и ж Hempsell & Longstaff 2014 , с. 6.
  62. ^ Hempsell & Longstaff 2009 , с. 3.
  63. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м «Двигатель САБРА» . ООО "Реакционные двигатели " 2010.
  64. ^ Варвилл и Бонд 2004 , с. 22.
  65. ^ «Reaction Engines Limited: Программа демонстрации технологий» . ООО "Реакционные двигатели " Архивировано из оригинала 16 февраля 2010 года . Проверено 25 сентября 2010 г.
  66. ^ «Испытана революционная система космических двигателей для Скайлона» . Новости Би-би-си . 27 апреля 2012 г.
  67. ^ «Reaction Engines Ltd: Текущие проекты: SKYLON – Транспортное средство» . ООО "Реакционные двигатели " Архивировано из оригинала 15 июля 2010 года . Проверено 25 сентября 2010 г.
  68. ^ Дэвис, Хемпселл и Варвилл, 2015 , стр. 8.
  69. ^ Jump up to: а б Хемпселл и Лонгстафф 2009 , с. 15.
  70. ^ Hempsell & Longstaff 2009 , с. 7.
  71. ^ Варвилл и Бонд 2004 , с. 25.
  72. ^ Отчет об оценке Skylon (PDF) (Отчет). Европейское космическое агентство. 2011. Архивировано из оригинала (PDF) 26 октября 2016 года. Во время входа в атмосферу 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 благодаря низкому баллистическому коэффициенту и управляемости подъемной машины с активными носовыми частями.
  73. ^ Jump up to: а б Хемпселл и Лонгстафф 2009 , с. 21.
  74. ^ «Обзор SKYLON/SABRE», презентация Специальной группе космических интересов Северной Ирландии , 5 марта 2014 г.
  75. ^ «Доступ в космос: СКАЙЛОН – Технический» . Реакционные двигатели . 2014. Архивировано из оригинала 17 декабря 2015 года.
  76. ^ Jump up to: а б с Хемпселл 2014 , с. 15.
  77. ^ Хемпселл 2014 , с. 5.
  78. ^ «Самые длинные взлетно-посадочные полосы в мире» . Мировой Атлас. Аэропорт Камдо Бамда в Китае имеет самую длинную взлетно-посадочную полосу с твердым покрытием в мире длиной 18 045 футов.
  79. ^ Скайлон . Марк Уэйд, Энциклопедия Astronautix .
  80. ^ Hempsell & Longstaff 2014 , с. 43.
  81. ^ Hempsell & Longstaff 2014 , с. 45.
  82. ^ Jump up to: а б с Hempsell & Longstaff 2014 , с. 4.

Библиография

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Викискладе есть медиафайлы, связанные со Скайлоном .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Skylon_(spacecraft)&oldid=1230399355"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 7de485452a5a6258bb81a2cf9d26e7f2__1719053520
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/7d/f2/7de485452a5a6258bb81a2cf9d26e7f2.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Skylon (spacecraft) - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)