Каким образом предохладитель двигателя Sabre достигает такой высокой производительности?

Статья BBC News Rolls-Royce и Boeing инвестируют в британский космический двигатель о Reaction Engines Limited (REL) и состояниях двигателей Sabre .

REL разрабатывает так называемый движок Sabre. Эта силовая установка предназначена для того, чтобы выводить транспортное средство с места на орбиту за один шаг.

Он будет работать как обычный реактивный двигатель примерно до 5,5 Маха (в 5,5 раз больше скорости звука), а затем перейдет в режим ракеты для остальной части подъема.

Ключевые технологии включают в себя компактный теплообменник с предварительным охлаждением, который может принимать входящий воздушный поток с температурой более 1000°C и охлаждать его до -150°C менее чем за 1/100 секунды . Это позволило бы Sabre использовать для горения кислород прямо из атмосферы, вместо того, чтобы носить его в баке с вытекающим из этого снижением веса. (выделение добавлено)

Изменение температуры от 100°С до -150°С, выраженное в абсолютном выражении, составляет от 1273 К до 123 К, или более чем в 10 раз по абсолютной температуре, и менее чем за 10 миллисекунд.

Как работает предохладитель? Как он может так быстро охлаждать непрерывный поток воздуха при таком большом объеме и при этом оставаться физически маленьким и достаточно легким, чтобы быть лишь одним из компонентов этого удивительного двигателя?

введите описание изображения здесь

выше: «Sabre будет работать как реактивный двигатель в нижних слоях атмосферы и как ракетный двигатель в верхних слоях атмосферы». Из Би -би-си . 1 кредит

"Как работает предохладитель?" – Насколько я знаю, нет. Произошла демонстрация жизнеспособности, что в основном означает, что группа ученых яростно размахивала руками, чтобы убедить группу политиков в том, что при наличии неограниченного количества денег, рабочей силы и времени есть шанс, что это действительно сработает в какой-то момент. неопределенное время в будущем. Или что-то вроде того.
@JörgWMittag Это неправильно. Они продемонстрировали работу предохладителя, запустив его на испытательном стенде. Это привлекло инвестиции не политиков, а американских оборонных компаний.
Очевидно, они продемонстрировали это DARPA, ВВС США и Боингу. Тот факт, что они не собираются раскрывать с трудом заработанные проприетарные технологии прессе, не делает их «handwavium».

Ответы (2)

В нем используется множество смехотворно тонких труб — около 50 км в устройстве со стенками тоньше человеческого волоса.

Каждая единица состоит примерно из 20-30 модулей, каждый из которых состоит из тысяч тесно расположенных параллельных трубок, образующих одну спираль вращения. Гелий, охлажденный жидким водородным топливом (при температуре ниже 20К), входит в спираль на внутреннем крае спирали и выходит на внешнем крае.

Модули чередуются, и воздух проходит через 20 наборов постепенно охлаждающихся трубок снаружи внутрь.

Так что в основном это огромная площадь поверхности, над которой воздух проходит очень близко. Короткое время, которое требуется, связано со скоростью, с которой воздух проходит через систему.

IIRC, более свежие цитаты компании говорят о том, что он падает на 1000 C за 1/25 секунды.

Для более подробного технического описания стоит прочитать документ IAC « РАЗРАБОТКА ТЕПЛООБМЕННИКА В REACTION ENGINES LTD ».

У вас есть ссылки для дальнейшего чтения?

В сети есть некоторая информация . Подводя итог, можно сказать, что речь идет о постепенных улучшениях. По сравнению с другими теплообменниками в них используются более тонкие тонкостенные трубы охлаждающей жидкости, продуманная геометрия и т. д. В Википедии есть некоторая дополнительная информация, в том числе причина использования замкнутого гелиевого контура для охладителя, а не непосредственное использование топлива LH2 ( предотвращение водородного охрупчивания). Ключевой технологией является система предотвращения обледенения, которая включает впрыск метанола в воздушный тракт. Эта статья описывает это немного. Они экономят метанол, улавливая (теперь несколько влажный) метанол и повторно используя его в местах, где требования к защите от обледенения менее строгие.

"постепенные улучшения" над чем? Это хороший ответ, но без понимания того, как работают предварительные охладители предыдущих двигателей с воздушным дыханием на вакуумный переход , этот ответ не помогает мне понять, как работает этот. Можно ли добавить объяснение основного принципа? Спасибо!
Просто трубки настолько малы в диаметре, что молекулы так часто сталкиваются с ними? Предотвращается ли в этих трубах ламинарное течение или охлаждение все же происходит конвективно поперек потока, без прямого контакта?
Полагаю, это больше, чем современное состояние теплообменников. Очевидно, что это первое применение в данной области, но теплообменники той или иной формы представляют собой очень хорошо развитую технологию. en.wikipedia.org/wiki/…
Каким образом предохладитель двигателя Sabre достигает такой высокой производительности?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v