Le gouvernement britannique a annoncé qu'il était prêt à investir 60 millions de livres (près de 3 milliards de roubles) dans le projet de la société privée Reaction Engines. Les ingénieurs de la société prévoient de construire un modèle fonctionnel d'un tout nouveau moteur à réaction commercial. Le moteur sera nommé Sabre, abréviation de Synergetic Air-Breathing Rocket Engine. Actuellement, les tests en laboratoire des prototypes du nouveau moteur ont déjà été réalisés avec succès, ce qui est devenu une incitation supplémentaire pour l'État à investir dans ce projet.
Un avion basé sur des moteurs Sabre pourra atteindre la stratosphère en seulement 15 minutes, et couvrir la distance, par exemple, de l'Australie aux États-Unis en seulement 4 heures. La vitesse d'un tel avion dépasserait la vitesse du son d'un facteur 5 à la fois. Actuellement, Reaction Engines envisage d'équiper son célèbre avion Skylon d'un nouveau moteur, qui pourrait potentiellement accélérer à 5635 km/h. Selon les représentants de la société britannique, Skylon a toutes les chances de devenir un véritable "vaisseau spatial" et de voler en orbite terrestre basse.
Les moteurs traditionnels, qui sont aujourd'hui utilisés dans l'aviation, nécessitent le transport de réservoirs spéciaux remplis d'oxygène liquide si l'avion atteint une vitesse de plus de 3000 km/h en vol. De tels avions ne peuvent pas "respirer" l'air ordinaire, car il chaufferait à des températures très élevées. Dans le même temps, le moteur Sabre permet d'utiliser de l'air à la place de l'oxygène liquide: il est équipé de tout un système de tubes remplis d'hélium. Lorsque l'air passe à travers ces tubes, l'hélium le refroidit et l'oxygène à la température requise (-150 degrés Celsius au lieu des 1000 degrés d'origine) est délivré directement au moteur.
Développé par Reaction Engines, le moteur Sabre est capable de fonctionner selon 2 modes: en tant que moteur à réaction et en tant que moteur de fusée. Selon les représentants de l'entreprise, l'utilisation de ce moteur sur l'avion Skylon lui permettra d'être 5 fois la vitesse du son dans l'atmosphère terrestre et 25 fois dans l'espace. L'élément clé de ce moteur, qui lui permettra de fonctionner efficacement dans l'atmosphère, est le prérefroidisseur, dans lequel l'air extérieur entrant avec une température d'environ 1000 degrés est refroidi à une température de -150 degrés en seulement un centième de seconde.
Une fois que le Skylon entre dans l'espace, il peut être mis dans ce qu'on appelle le « mode spatial ». Dans ce cas, l'avion pourra rester en orbite basse pendant 36 heures. Ce temps est plus que suffisant, par exemple, pour lancer un satellite. De plus, ce sera une technologie très rentable. Selon Alan Bond, qui est le fondateur de la société, le montant requis pour le lancement de satellites et d'autres missions similaires pourrait être immédiatement réduit de 95% si la production commerciale de moteurs Sabre était établie.
De plus, les nouveaux engins spatiaux construits sur des moteurs à réaction peuvent devenir une très bonne perspective sur le marché du tourisme spatial. Dans ce cas, la firme britannique Reaction Engines pourrait devenir un concurrent très sérieux pour Virgin Galactic, qui appartient à Richard Branson. Maintenant, le milliardaire invite tout le monde à voir notre planète à travers la fenêtre pour seulement 121 000 livres (près de 6 millions de roubles). Des représentants de la société Reaction Engines affirment que le vol sur leur vaisseau spatial Skylon coûtera beaucoup moins cher aux touristes spatiaux, mais ils ne disent pas encore combien. Plus de détails sur les plans du gouvernement britannique concernant le financement de ce projet ambitieux seront connus lors de la tenue d'une conférence spatiale britannique spéciale à Glasgow.
Histoire d'apparition
L'idée de concevoir un moteur prérefroidi est venue pour la première fois à Robert Carmichael en 1955. Cette idée a été suivie par l'idée d'un moteur à air liquéfié (LACE), qui a été développé à l'origine par Marquardt et General Dynamics dans les années 60 du siècle dernier, dans le cadre des travaux de l'US Air Force sur le projet Aerospaceplane.
Cependant, les travaux sur le projet d'un nouveau moteur Sabre n'ont commencé qu'en 1989 et cette année, Reaction Engines Limited a été créée. Les spécialistes de l'entreprise ont continué à travailler sur le projet, développant les idées présentées précédemment. En conséquence, la création du moteur hybride Sabre a pris 22 ans à une équipe de recherche de 30 personnes. Le fruit de leurs efforts a été la construction d'un moteur fictif, qui a été installé sur l'avion Skylon, qui était exposé au salon aéronautique de Farnborough.
Les derniers tests effectués par Reaction Engines se sont concentrés sur les technologies de pré-refroidissement de l'air. À l'heure actuelle, les spécialistes de cette entreprise, disposant d'une technologie exploitable, développent un prototype du système de refroidissement. Cet échantillon doit être relativement léger et présenter également une stabilité aérodynamique, une résistance mécanique élevée et une résistance aux fortes vibrations. Selon les plans de l'entreprise, les tests d'un prototype de refroidisseur devaient commencer en août 2012.
En novembre 2012, Reaction Engines avait terminé les tests d'équipement dans le cadre du projet "Heat Exchanger Technology Critical for Air/Liquid Oxygen Powered Hybrid Rocket Engine". Il s'agissait d'une étape très importante dans le processus de création d'un moteur hybride, qui a prouvé à tous les investisseurs potentiels dans le projet la viabilité des technologies présentées. Le moteur Sabre est basé sur un échangeur de chaleur capable de refroidir l'air entrant jusqu'à -150 °C (-238 °F). En cours de fonctionnement, l'air refroidi est mélangé à de l'hydrogène liquide, après quoi, en brûlant, il fournit la poussée nécessaire au vol atmosphérique, avant de passer à l'oxygène liquide des réservoirs, lors du vol en dehors de l'atmosphère terrestre. Des tests réussis de cette technologie plutôt critique ont confirmé dans la pratique que l'échangeur de chaleur est capable de répondre aux besoins d'un moteur hybride pour obtenir la quantité d'oxygène requise de l'atmosphère pour fonctionner avec une grande efficacité dans des conditions de vol à basse altitude.
Lors du salon aéronautique de Farnborough 2012, David Willets, secrétaire d'État britannique aux universités et aux sciences, a salué le développement. En particulier, le ministre a déclaré que ce moteur hybride peut avoir l'impact le plus réel sur les conditions du jeu qui se sont formées aujourd'hui dans l'industrie spatiale. Les tests réussis du système de pré-refroidissement du moteur ont confirmé la grande appréciation du concept proposé, qui a été faite par l'Agence spatiale britannique en 2010. Le ministre a également noté le fait que si un jour ils parviennent à appliquer cette technologie pour organiser leurs propres vols commerciaux, cela deviendra sans aucun doute un événement fantastique à grande échelle.
David Willets a également noté le fait qu'il est peu probable que l'Agence spatiale européenne accepte de financer le projet Skylon. Pour cette raison, la Grande-Bretagne doit être préparée au fait qu'elle devra faire face à la construction de l'engin spatial, en grande partie avec ses propres fonds.
Performance
Le rapport poussée/poids de conception du moteur hybride Sabre devrait être supérieur à 14 unités. Il convient de noter que le rapport poussée/poids des moteurs à réaction ordinaires est inférieur à 5 unités, et seulement 2 unités pour les statoréacteurs supersoniques. Ce haut niveau de performance a été atteint grâce à l'utilisation d'air surfondu, qui devient très dense et nécessite moins de compression, et plus important encore, en raison des basses températures de fonctionnement, il est possible d'utiliser des alliages suffisamment légers pour la plupart des moteurs hybrides. conception.
Le moteur a une impulsion spécifique élevée dans l'atmosphère, qui atteint 3500 secondes. A titre de comparaison, un moteur de fusée ordinaire a une impulsion spécifique, qui est d'environ 450 secondes au mieux, et même un moteur de fusée nucléaire "thermique", considéré comme prometteur, promet d'atteindre une magnitude de seulement 900 secondes.
La combinaison d'une faible masse de moteur et d'un rendement énergétique élevé donne à l'avion prometteur Skylon la capacité d'atteindre l'orbite en un seul étage, tandis que le moteur fonctionne comme un moteur à réaction jusqu'à une vitesse de M = 5, 14 et une altitude de 28,5 km. Dans le même temps, le véhicule aérospatial est capable d'atteindre une orbite avec une charge utile très importante par rapport à la masse au décollage de l'avion lui-même. Cela ne pouvait être réalisé auparavant par aucun avion conventionnel.
Avantages du moteur
Contrairement à ses cousines fusées traditionnelles, et comme d'autres types de moteurs à réaction, le nouveau moteur à réaction hybride britannique peut utiliser de l'air pour brûler du carburant, ce qui réduit le poids requis de propergol, tout en augmentant le poids de la charge utile. Un statoréacteur (ramjet engine) et un statoréacteur hypersonique (scramjet engine) doivent passer un temps suffisant dans la basse atmosphère afin de développer une vitesse suffisante pour entrer en orbite, ce qui met en évidence le problème de l'échauffement intense moteur à vitesse hypersonique, ainsi que d'éventuelles pertes dues à la complexité de la protection thermique et au poids important.
Dans le même temps, un moteur à réaction hybride comme le Sabre n'a besoin que d'atteindre une faible vitesse hypersonique (il convient de rappeler que l'hypersonique est tout après M = 5) dans les couches inférieures de l'atmosphère terrestre, avant de passer en cycle fermé et faire une montée raide à partir de l'accélération en mode fusée.
Contrairement aux moteurs statoréacteurs ou scramjet traditionnels, le nouveau moteur British Sabre est capable de fournir une poussée élevée de la vitesse nulle à M = 5, 14 inclus, sur toute la plage d'altitude, avec un très bon rendement sur toute la plage d'altitude. De plus, la possibilité de créer une poussée même à vitesse nulle indique la possibilité de tester le moteur hybride au sol, ce qui réduit considérablement le coût de développement.
Caractéristiques supposées du moteur Sabre:
Poussée au niveau de la mer - 1960 kN
Poussée vide - 2940 kN
Rapport poussée/poids - environ 14 (dans l'atmosphère)
Impulsion spécifique dans le vide - 460 secondes.
Impulsion spécifique au niveau de la mer - 3600 secondes.
