FestivalNauki.ru
En Ru
cентябрь-ноябрь
176 городов
September – October
176 cities
6-8 октября 2017
МГУ | Экспоцентр | 90+ площадок
14–16 октября 2016
Центральная региональная площадка
28–30 октября 2016
ИРНИТУ, Сибэскпоцентр
14–15 октября 2016
Центральная региональная площадка
23 сентября - 8 октября 2017
«ДонЭкспоцентр», ДГТУ
октябрь-декабрь 2017
МВДЦ «Сибирь», Кванториум,
Вузы и научные площадки города
6-8 октября 2017
Самарский университет
27-29 октября
Кампус ДВФУ, ВГУЭС
30 сентября - 1 октября
Ледовый каток «Родные города»

Второе рождение сверхзвука?

Самолеты «Конкорд» и «Ту-144» ржавеют в музеях авиации, но мечта о сверхзвуковых перелетах жива. Сейчас стадию разработки проходят мощные реактивные двигатели, позволяющие космическому самолету всего за 4 часа доставить пассажиров из Лондона в Сидней. «Конкорд» с обычными реактивными двигателями летал в два раза быстрее звука, новые же летательные аппараты смогут развить скорости в пять раз больше звука

Однако такие самолеты потенциально очень дороги в эксплуатации, так как их грузоподъемность должна позволять перевозить по воздуху помимо полезного груза огромные массы топлива для двигателя.

Аппараты с меньшей грузоподъемностью обошлись бы дешевле, но как уменьшить вес горючего? Одно из решений этой проблемы очевидно: пока самолет летит в воздухе, в котором много кислорода, он может его «всасывать» и использовать для сжигания водорода (вместо сжиженного, из топливных баков). А жидкий кислород использовать только во время полета за пределами атмосферы, в суборбитальном пространстве.

Такова основная концепция двигателя Sabre, сжигающего жидкий водород за счет газообразного кислорода. Его разработала и испытывает английская компания Reaction Engines из Калхема (Великобритания). Предназначен он для будущего космического челнока, который будет выводить спутники на орбиту, но может использоваться также и для гиперзвуковых рейсовых пассажирских перевозок на самолетах со скоростью в пять раз больше звуковой.

Один и тот же двигатель Sabre позволит самолету и взлетать со взлетной полосы, и выходить в космос — и в этом его основное преимущество, этим он отличается от прямоточных воздушно-реактивных, в которых нет движущихся деталей, а воздух сжимается и подается в топливо только за счет сверхбыстрого движения летательного аппарата. Ведь прямоточные двигатели начинают работать только на скорости 4 маха, до которой их приходится разгонять ракетой. «Необходимость использовать разные двигатели для разных участков полета вынуждает возить “мертвый груз”, а это дорогое удовольствие», — говорит Бен Галлахер, директор по развитию бизнеса компании Reaction Engines.

Ключевое техническое решение в двигателе Sabre — предохладитель, сверхбыстрый легкий охладитель воздуха, используемый затем для сжигания водорода. «Воздух, поступающий в двигатель Sabre на скорости в пять раз больше звука, разогревается до температуры 1000°C, при которой детали обычного ракетного двигателя расплавились бы, — говорит Галлахер. — Поэтому наш предохладитель за сотую долю секунды охлаждает его до минус 150°C, так что при его сжатии, необходимом для сжигания водорода, его температура повышается не слишком сильно».

Совершенно секретно

Как именно работает предохладитель — информация настолько секретная, что компания Reaction Engines даже не стала патентовать эту технологию. Известно лишь, что воздух проходит через огромное множество тонких трубок, охлаждаемых гелием, так что площадь охлаждающей поверхности очень велика. На международном авиасалоне в Фарнборо глава компании Ален Бонд заявил, что на проведенных недавно испытаниях предохладителя для двигателя Sabre он работал стабильно, без вибраций, более 6 минут — как раз то время, которое необходимо для вывода космического челнока на орбиту.

В это трудно поверить, хотя в качестве независимого свидетеля на испытаниях в Калхеме присутствовал Марк Форд из ESTEC — Исследовательского центра Европейского космического агентства в Нордвейке (Нидерланды). «Получены очень обнадеживающие, впечатляющие результаты, — говорит он. — Предохладитель давал возможность проходить через двигатель воздуху стабильно минусовой температуры». Более суровые испытания намечены на текущий месяц — они позволят выяснить, способен ли предохладитель обеспечить компрессоры сверхсжатым воздухом нужной температуры (минус 150°C).

ФАУ-XXI век

На авиасалоне в Фарнборо был представлен еще один двигатель для космических челноков, летающих со скоростью 5 махов. Он разработан совместным предприятием с участием MBDA Missile Systems, аэрокосмической фирмы EADS, которой принадлежит компания «Аэробус», и новосибирского Института гидродинамики им. М.А. Лавреньтева (Россия). Соразработчики объявили, что трудятся над реактивным двигателем пока еще неиспытанной конструкции — с пульсирующей струей. Однако подобный импульсно-реактивный двигатель применялся в немецкой ракете «Фау-1» еще во время Второй мировой войны. Его характерное «гудение» не могло не приводить в ужас, особенно когда прекращалось прямо над головой.

В таком двигателе топливо и воздух небольшими порциями подаются в канал, где эта горючая смесь поджигается. Одновременно с зажиганием закрываются заслонки на входе двигателя, чтобы продукты сгорания выбрасывались только назад и толкали снаряд вперед. За счет таких взрывов воздушно-топливной смеси новый импульсно-реактивный двигатель обеспечивает сверхзвуковые скорости. Сейчас разработчики пытаются достичь гиперзвуковых скоростей с помощью двигателя, работающего по принципу «непрерывной детонационной волны», когда давление впрыска топлива меняется очень быстро, с частотой несколько тысяч раз в секунду, обеспечивая за счет непрерывной последовательности ударных волн более полное сгорание топлива и тягу, достаточную для достижения скоростей, пятикратно превышающих звуковую.

Безопасники не против

Конечно, молниеносные суборбитальные пассажирские перелеты — дело довольно далекого будущего, однако после недавних успешных испытаний новых двигателей министр науки Великобритании Дейвид Уиллетс обратился в Европейское агентство по безопасности авиаперевозок (EASA) с предложением сертифицировать аэропорты стран Евросоюза для взлетов и посадок суборбитальных самолетов. «EASA не против космических челноков, просто пока для них нет нормативной базы», — заявляет Уиллетс.

А вот компания Virgin Galactic, планирующая развивать суборбитальный космический туризм на самолетах-челноках, хочет заняться также и орбитальными сверхбыстрыми рейсовыми перевозками. «Перелететь из одной точки на земной поверхности в другую было бы еще интереснее, чем просто взлететь и приземлиться в том же месте, — говорит Джулия Тизард, заместитель вице-президента по оперативной деятельности компании Virgin Galactic в Мохаве (штат Калифорния, США). — Полный оборот по орбите занимает 90 минут, так что вы сможете вылететь из Великобритании и уже через 45 минут пообедать в Австралии».

Опубликовано в журнале New Scientist, октябрь 2012 года

Добавьте свой комментарий

Plain text

  • Переносы строк и абзацы формируются автоматически
  • Разрешённые HTML-теги: <p> <br>
LiveJournal
Регистрация