混合動力噴射引擎,從地面到太空一次性入軌

2021-02-08 DeepTech深科技

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來自英國的Reaction Engines公司剛剛收到了最後一筆資金,這將保證公司能夠於2020年按時完成SABRE測試引擎。SABRE是一種可重複使用的的火箭噴射引擎,將有可能對航空航天帶來巨大的變革。


在本周二的範堡羅航展(Farnborough Air Show)上,Reaction Engines公司與歐洲航天局敲定了一筆1000萬英鎊的合同,加上之前英國宇航署為其撥付的款項,公司共獲得了5000萬英鎊的資金。

 


SABRE引擎剖面圖,可以發現很多部件來自混合燃料火箭噴射引擎。圖片來源:arstechnica

 

早在2015年11月,國防和航天承包商英國宇航系統公司(BAE Systems)向ReactionEngine投資2060萬英鎊,獲得後者20%的股份,並承諾將在研發階段提供工業技術方面的支持。


據來自Reaction Engine的消息,目前公司持有的資金量和人才,可以保證在2020年完成陸基SABRE測試引擎的設計製造。



SABRE引擎循環圖示


SABRE的全稱是「同步吸氣式火箭引擎」(SynergisticAir-Breathing Rocket Engine)。除了SABRE(單詞意為:軍刀)這個炫酷的名字外,這臺引擎實際上是一臺混合燃料火箭噴射引擎:在低空飛行時是噴氣引擎,在高空飛行時是火箭引擎。


理論上說,這臺引擎可以提供足夠的推力,來將一架太空梭從地面送入低地球軌道,比如「一次性入軌」( Single-Stage-To-Orbit, SSTO)。「吸氣」是整個過程的關鍵,通常情況下,到達某一高度後,空氣變得稀薄,氧氣含量不足,導致噴氣引擎無法正常工作。SABRE在到達離地28.5公裡的高度時的速度約為5.5馬赫,然後將切換到火箭發動機模式,使用液氧燃料,將太空梭加速到軌道速度(約25馬赫)。


Reaction Engines公司的秘密武器是一種叫做「預冷卻熱交換器」的機制,能在一毫秒內將1000℃的空氣降溫到-150℃。為了防止形成冰晶,冷卻系統中將被注入甲醇之類的防凍劑。



SABRE預冷卻系統中螺旋狀排列的冷卻管


 「我們在系統中設計了多個注入與抽出點,但最重要的還是保證冷卻液流與熱空氣氣流的反向流動。」Reaction Engines公司的技術總監Richard Varvill說道。


最終的目標將是把SABRE引擎在Skylon太空梭實裝,雖然Skylon民用太空梭最近鮮被提及,但在2004年,這是降低進入太空成本的大膽設想。時過境遷,SpaceX和BlueOrigin在火箭回收領域已取得了重大的進展。或許在不久的將來,我們真能藉助SABRE引擎,像平時坐飛機一樣出入太空了。


來源:arstechnica  作者: Sebastian Anthony 



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