[image]

Skylon - про(ж)ект от Алана Бонда

новым тип ГПВРД до 5,5 Маха - за счёт охлаждения потока
Теги:космос
 
1 2 3 4 5 6 7 11
UA alex_zeed #21.02.2009 11:49
+
+1
-
edit
 

alex_zeed

втянувшийся

космос сон разума
Вот такой вот самолетик хотят сделать. Обещают на мой взгляд что-то совсем нереальное.

Европейское космическое агентство поддержало проект уникального космолёта

ESA выделило 1 миллион евро британской компании Reaction Engines для продолжения её работы по созданию аппарата, подобного которому ещё не было в истории техники. Если всё пойдёт по плану, через 10 лет мир космических перевозок радикально изменится.

// www.membrana.ru
 

Про этот гибридный воздушно-ракетный двигатель Sabre и самолет Skylon на его основе еще вот тут рассказывали

Двигатель Бонда переведёт лайнеры на гиперзвуковые скорости

Научиться перевозить 300 пассажиров из Брюсселя в Сидней не более чем за 4 часа — к такой заманчивой цели стремятся инженеры, работающие над новым глобальным гиперзвуковым авиалайнером. Интересно, что машина эта ведёт свою родословную от давнего проекта оригинальной (по принципу действия) аэрокосмической системы.

// www.membrana.ru
 


Основная идея - в двигателе за счет водорода охлаждается забортный воздух с 1000 градусов до каких-то совсем низких температур, близких к сжижению, но все еще выше его, а потом на этом работает ТРД. При достижении скорости 5М и какой-то высоты воздухозаборники закрываются, ТРД выключается и включаются рекативные двигатели на кислороде из баков. Водород для ТРД и реактивных один и тот же.

Конечно, миллион евро это совсем немного, может аккуратно попилят и все :)

Но идея конечно заманушная. Мне вот только интересен один момент, касательно этого самолета Skylon. Нарисованы в нем огромные баки с водородом и небольшие с кислородом. Ну допустим, много водорода в атмосфере сгорит и разгонит аппаратик до 5М. Но ведь это, если я правильно понимаю, где-то пятая часть требуемой скорости? А остальные 4/5 будут набираться вот теми маленькими кислородными бачками? Как считаете - такое возможно?
   3.0.63.0.6
MD Serg Ivanov #26.02.2009 15:02
+
+1
-
edit
 

Serg Ivanov

аксакал
★★

Движок сей пароводородный предлагался в проекте Спираль давным-давно..
   3.0.63.0.6
MD Serg Ivanov #27.02.2009 17:50
+
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
У "Спирали" предусматривался СОВЕРШЕННО иной движок.
   2.0.0.82.0.0.8
MD Serg Ivanov #27.02.2009 21:31  @Fakir#27.02.2009 18:05
+
+1
-
edit
 

Serg Ivanov

аксакал
★★

Fakir> У "Спирали" предусматривался СОВЕРШЕННО иной движок.

ЧЕМ иной?
"Испаритель водорода находился на входе компрессора. Таким образом, была успешно решена проблема создания силовой установки без комбинирования ТВРД, ГПРД и ТРД."-спираль.
"Никакого сжижения не нужно, но входящий в гиперзвуковой воздухозаборник и сильно нагревающийся воздух надо действительно пропускать через теплообменник, в котором курсирует жидкий водород из топливного бака, а уже потом этот холодный воздух можно сжимать в компрессоре турбореактивного движка, на что уйдёт куда меньше энергии, чем в традиционном моторе."-новый движок Бонда.
   3.0.63.0.6
Это сообщение редактировалось 27.02.2009 в 21:40

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
ЦЕЛИ помещения в конструкции теплообменника разные. Из чего неизбежно будут вытекать и расхождения в конструкции, и расхождения в параметрах.

У Спирали - ракетно-турбинный ВРД с регенеративным приводом: тепло отбирается от потока водородом, который потом приводит во вращение компрессор. Т.е. тепло отбирается именно затем, чтобы можно было выкинуть из тракта ВРД турбину, и не опасаться за её теплонагруженность.
Теплообменник служит для того, чтобы крутить компрессор. Охлаждение потока не является первичной целью.

А у англов цель - именно охладить поток, ЧТОБЫ сжать.
   2.0.0.82.0.0.8
MD Serg Ivanov #27.02.2009 22:18
+
-
edit
 

Serg Ivanov

аксакал
★★

А, всё ясно..
Что первично - курица или яйцо?
Принцип и результат-то одинаковы..
Ключевая особенность двигателя Sabre – охлаждение поступающего забортного воздуха до температуры немногим выше точки кипения. При этом он всё же остаётся газом и далее сильно сжимается в турбокомпрессоре. Интересно, что охлаждается воздух гелием, который предварительно охлаждается жидким водородом.
Зачем тут промежуточный теплоноситель? Циркуляция гелия в "навороченной" системе из нескольких теплообменников, компрессоров и турбин, вкупе с наличием предварительной камеры сгорания (где сжигается небольшая часть водорода в сжатом воздухе), обеспечивает энергией тот самый турбокомпрессор, что поставляет воздух в основную камеру сгорания. Гелий же может применяться для охлаждения частей самолёта и двигателя при полёте на гиперзвуке.
Sabre способен "дышать" забортным воздухом от нулевых высоты и скорости полёта, и вплоть до скорости в 5,5 М (скоростей звука). После чего центральное тело в его воздухозаборнике смещается вперёд, полностью закрывая входной канал, и Sabre переходит на чисто ракетный режим, питаясь жидким кислородом из бака.
   3.0.63.0.6
Это сообщение редактировалось 27.02.2009 в 22:23
MD Fakir #27.02.2009 22:28  @Serg Ivanov#27.02.2009 22:18
+
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Нихрена не одинаковы.
Поскольку в результате из-за разных целей КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ параметры будут различаться очень существенно. Циркулирующая тепловая мощность в частности.
Со всеми вытекающими.

И если бы вдруг оба двигателя оказались реализуемы и были бы сделаны в железе - их параметры были бы очень существенно отличны.

Ключевая особенность двигателя Sabre – охлаждение поступающего забортного воздуха до температуры немногим выше точки кипения. При этом он всё же остаётся газом и далее сильно сжимается в турбокомпрессоре. Интересно, что охлаждается воздух гелием, который предварительно охлаждается жидким водородом.

...

Чтобы это стало возможным, Бонд изобрёл мощный теплообменник, который на гиперзвуке способен охладить входящий в двигатель воздух с 1000 градусов Цельсия до минус 130 градусов за одну сотую секунды.
 


Итого, поток здесь предполагается охлаждать существенно сильнее, чем в случ. Спирали.
Отсюда воспоследуют существенно иные массогабариты теплообменника, существенно иное его влияние на сам воздушный поток в тракте перед компрессором.
Далее - конструктивное различие: есть также промежуточный контур теплоносителя.

Привод компрессора совершенно иной у Бонда - не регенеративный, а от отдельного газогенератора:
вкупе с наличием предварительной камеры сгорания (где сжигается небольшая часть водорода в сжатом воздухе), обеспечивает энергией тот самый турбокомпрессор, что поставляет воздух в основную камеру сгорания.
 
   2.0.0.82.0.0.8
MD Serg Ivanov #27.02.2009 22:33
+
-
edit
 

Serg Ivanov

аксакал
★★

Водородный двигатель недаром на­зва­ли перспективным вариантом. Низкая тем­пе­ра­ту­ра жидкого водорода открывает новые воз­мож­но­с­ти для решения проблемы отвода тепла от турбины — одно дело охлаждать лопатки ке­ро­си­ном обыч­ной температуры, и совсем другое — криогенным водородом. Можно также ох­лаж­дать горячий воз­дух перед компрессором. Но, повторимся, каналы в лопатках для их ох­лаж­де­ния, тем более жид­ко­стью со сверхнизкой тем­пе­ра­ту­рой, были в 1960-х технологией завтрашнего дня.

Поэтому в КБ Люльки в содружестве в ЦИ­А­Мом стали исследовать нестандартную схему — ракетно-турбинный пароводородный двигатель (РТДп). Здесь турбина вообще выводится из «го­ря­че­го» тракта двигателя, не вступая в контакт с раскаленными газами, вылетающими из камеры сгорания. Двигатель перестает быть тур­бо­ком­п­рес­сор­ным, так как это название применяется кон­к­рет­но к конструкциям, в котором компрессор и вращающая его турбина «сидят» на одном валу.


Идея ракетно-турбинного пароводородного двигателя состоит в том, что турбину вращает водород, переведенный из жидкой фазы в га­зо­об­раз­ную в теплообменнике (как бы «вски­пя­чен­ный» жидкий водород). Теперь за камерой сго­ра­ния нет сложных и уязвимых агрегатов, и можно поступать «по-ракетному», то есть серьезно под­нять давление в сопле, что приводит к уве­ли­че­нию удельного импульса двигателя. А удельный импульс — один из фундаментальных по­ка­за­те­лей, характеризующих степень совершенства ре­ак­тив­но­го двигателя.

Как мы уже знаем, в двигателе скоростного самолета есть две самых горячих зоны: первые каскады турбины и участок воздухозаборного трак­та перед компрессором, там и следует рас­по­ла­гать теплообменник. Именно создание эф­фек­тив­но­го теплообменника и стало центральной за­да­чей проектирования РДТп.

Решение этой задачи растянулось на многие годы. Давно уже стала историей тема «Спираль», а в ЦИАМе продолжаются исследования, дол­жен­ству­ю­щие привести к созданию теплообменника с достаточно высокими ха­рак­те­ри­с­ти­ка­ми. В ос­нов­ном это и дает основания говорить, что не все направления работ по «Спирали» «умерли» окон­ча­тель­но. Сам же проект АЛ-51, давая по мере своего развития работоспособные версии кон­ст­рук­ции двигателя, всё же не привел к варианту, хорошему настолько, чтобы можно было на­чи­нать строить опытный образец. И был закрыт вместе с темой, его породившей.(С)
   3.0.63.0.6

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Еще кортинки проЖекта с какой-то выставки:



   2.0.0.82.0.0.8

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Определённо, там нетривиальный движок...





Может быть, это даже не так уж глупо... Если, конечно, количественно всё может сойтись.
The design of Sabre evolved from liquid-air cycle engines (LACE) which have a single rocket combustion chamber with associated pumps, preburner and nozzle which are utilised in both modes. LACE engines employ the cooling capacity of the cryogenic liquid hydrogen fuel to liquefy incoming air prior to pumping. Unfortunately, this type of cycle necessitates very high fuel flow.

These faults are avoided in the Sabre engine, which only cools down the air to the vapour boundary and avoids liquefaction. This allows the use of a relatively conventional turbocompressor and avoids the requirement for an air condenser.

The Sabre engine is essentially a closed cycle rocket engine with an additional precooled turbo-compressor to provide a high pressure air supply to the combustion chamber. This allows operation from zero forward speed on the runway and up to Mach 5.5 in air breathing mode during ascent. As the air density falls with altitude the engine eventually switches to a pure rocket propelling Skylon to orbital velocity (around Mach 25).
 
   2.0.0.82.0.0.8

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Пишут, что испытан теплообменник.


Закончены испытания важнейшей системы двигателя SABRE | Наука 21 век

Закончены испытания важнейшей системы двигателя SABRE

// nauka21vek.ru
 


Разработчик двигателя SABRE британская компания Reaction Engines объявила об успешном завершении наземных испытаний устройства предварительного охлаждения поступающего в SABRE воздуха — самого «тонкого места» конструкции, критически важного компонента всей системы.

Сложность реализации схемы предварительного двухконтурного охлаждения воздуха, подаваемого в двигатель, заключается в том, что двухступенчатая система «газообразный гелий — жидкий азот» должна будет понизить температуру забираемого атмосферного воздуха с 1 000 ˚C до -140 ˚C за 0,01 с. Без такого охлаждения турбокомпрессор не сможет обеспечить двигателю ту самую необычайно высокую степень сжатия, которая только и может позволить ГВРД Skylon получить мощность, необходимую для полётов со скоростями до М5,5.
 


ЕСЛИ его-таки удалось сделать (а штука нетривиальная по мощности) - то всё начинает смотреться куда серьёзнее... Неужели он?
   3.6.33.6.3
RU Lemjur #20.07.2012 14:53  @Serg Ivanov#27.02.2009 22:18
+
-
edit
 

Lemjur

новичок

S.I.> Зачем тут промежуточный теплоноситель? Циркуляция гелия в "навороченной" системе из нескольких теплообменников,

А уже где то были объяснения проектантов. Самое слабое место водород. Если охлаждать им горячую зону, то пойдут процессы диффузии в металле, "водородная коррозия". Кажется есть только вольфрам может выдержать одновременно и высокую температуру и водород с одной стороны и кислород с другой. Не помню, но кажется и по видимому там на входе не обойдешься медным теплообменником из-за жестких режимов работы. Скорее всего из-за постепенного приповерхностного окисления кислородом воздуха, чего например нет в ЖРД, где изначально постулируется избыток топлива в сгорающих газах. Поэтому они были вынуждены применять сначала гелий, который достаточно инертен к металлам вообще. Но вот тонкости надо поискать.
   14.0.114.0.1
Это сообщение редактировалось 20.07.2012 в 15:02

AXT

инженер вольнодумец
★★
Lemjur> Кажется есть только вольфрам может выдержать одновременно и высокую температуру и водород с одной стороны и кислород с другой.

Вольфрам? Он вообще-то пирофор, то есть в порошке воспламеняется при контакте с воздухом при комнатной температуре и давлении в одну атмосферу. В воздухозаборнике ГПВРД он загорится с вероятностью 100%.

Может, имелся в виду хром? Который, таки да, пассивируется в кислороде даже при 400Атм/1500K и вообще химически очень стоек.
   

Lemjur

новичок

XT> Вольфрам? Он вообще-то пирофор, то есть в порошке

А в листе... Вообще то речь шла о СкайЛоне, любимая тема Стримфлов
   14.0.114.0.1
+
-1
-
edit
 

Lemjur

новичок

AXT> Вольфрам? Он вообще-то пирофор,

Имейте ввиду, мы не обсуждаем "странные" изделия Адольфа Гитлера, а токмо теплообменники.
   14.0.114.0.1
Fakir: предупреждение (+1) по категории «Флуд или офтопик»
+
-1
-
edit
 

Lemjur

новичок

AXT> Может, имелся в виду хром? Который, таки да, пассивируется в кислороде даже при 400Атм/1500K и вообще химически очень стоек.

А водород? Что касается ГПВРД тепло-обменников, то скорее всего есть фищка. Скажите, как быстро окисляется хром при 1500С? Имейте ввиду, что речь идет о многоразовом изделии. Опять, небось будут трупы в виде Костикова и Гертрупа, в этом даже не сомневайтесь.
   14.0.114.0.1
+
-1
-
edit
 

Lemjur

новичок

Причем, какие то 6М очень скромная скорость. Нормальная скорость разделения снарядов это 12,5М, то, о чем писал Стримфлов. Этот "скайлон" это пародия скорее всего на "Зенгер".

Простота, хуже воровства.
   14.0.114.0.1
Это сообщение редактировалось 21.07.2012 в 02:29
+
-1
-
edit
 

Lemjur

новичок

AXT> Может, имелся в виду хром? Который, таки да, пассивируется в кислороде даже при 400Атм/1500K и вообще химически очень стоек.

Ну да, черти на сковородке? То есть, тормозная хрень? Дык гелий зачем, с бодуна?
   14.0.114.0.1
+
-1
-
edit
 

Lemjur

новичок

AXT> В воздухозаборнике ГПВРД он загорится с вероятностью 100%.
КОНЕЧНО!

Крематорий 1986 года

Конешна, во всем виноваты вредители "Партии и Народа", ну итд. Хотя бы Стримфлов спросили бы!! Насколько знаю, в порочащих связях с НКВД не замешан.

Конешна, теплообменник нельзя рассматривать как однородную среду, типа влил горячий стакан, а выходе получил холодный. Даже здесь будут неоднородности, которые могут сжечь материал, из которого сделан Скайлон. Казалось бы все просто, наливаете стакан гелия, и получаете стакан водорода. Но скажем, есть такое понятие как градиент температур, кромка. Странно.

Он даже не взлетит, фуфло.

ЛПБ
   14.0.114.0.1
Это сообщение редактировалось 21.07.2012 в 03:28
Fakir: предупреждение (+1) по категории «Флуд или офтопик»
+
-
edit
 
Fakir> http://topwar.ru/uploads/posts/2012-07/1342407727_2-4.jpg
а что за ступенчатые кольца?
зачем? И почему?
   3.0.83.0.8
+
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Там же подписано - охлаждение; теплообменники, очевидно.
   3.6.33.6.3

+
-
edit
 

Lamort

ограниченный
★★★★
админ. бан
Я особо не сомневаюсь, что этот двигатель сделают, или хотя бы прототип сделают, - Ален Бонд удивительно упорный человек, он этим двигателем занимается уже лет 30.
Я сомневаюсь, что у них получится одноступенчатый самолёт как средство выведения на орбиту, - слишком много лишнего надо разгонять до орбитальной скорости уже за счёт ЖРД.

Хотя, если собираешься что-то сделать полезно ставить цель в 10 раз сложнее, вот 10% и получится. :)
   
AD Реклама Google — средство выживания форумов :)
+
+1
-
edit
 

flateric

опытный



BBC FOUR - The Three Rocketeers
DURATION: 50 MINUTES
For his entire life, one man has nursed the dream of putting mankind into space. Inspired by the Dan Dare comic strip, Alan Bond first started building rockets as a teenager in his back garden. He started his career working on Britain's Blue Streak rocket, then HOTOL - the world's first attempt to build a 'single-stage-to-orbit' spacecraft. Each time, he was thwarted by lack of funding from the UK government, so, together with two colleagues, Richard Varvill and John Scott-Scott, he decided to go it alone. This documentary tells the story of how the three rocketeers defeated the Official Secrets Act, shrugged off government intransigence and defied all conventional wisdom to build a revolutionary new spacecraft - Skylon.
   22.0.1229.9422.0.1229.94
1 2 3 4 5 6 7 11

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru