I motori a reazione più potenti del mondo: confrontiamo la spinta. Aerei a reazione L'uso della tecnologia a reazione nell'aviazione civile

Il più grande motore a reazione del mondo 26 aprile 2016

Qui e ora voli con un po' di apprensione, e per tutto il tempo guardi indietro al passato, quando gli aerei erano piccoli e potevano facilmente pianificare in caso di malfunzionamento, ma qui è sempre di più. Nella continuazione del processo di rifornimento del salvadanaio, leggeremo e osserveremo un tale motore aeronautico.

Società americana General Electric questo momento testa il più grande motore a reazione del mondo. La novità è stata sviluppata appositamente per il nuovo Boeing 777X.

Ecco i dettagli...

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Il detentore del record del motore a reazione si chiamava GE9X. Dato che i primi Boeing con questo miracolo della tecnologia prenderanno il volo non prima del 2020, General Electric può essere fiduciosa nel loro futuro. Infatti, al momento il numero totale di ordini per GE9X supera le 700 unità. Ora accendi la calcolatrice. Uno di questi motori costa $ 29 milioni. Per quanto riguarda i primi test, si stanno svolgendo nelle vicinanze della cittadina di Peebles, Ohio, USA. Il diametro della lama del GE9X è di 3,5 metri e l'ingresso nelle dimensioni è di 5,5 m x 3,7 m Un motore sarà in grado di produrre spinta del getto di 45,36 tonnellate.

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Secondo GE, nessun altro motore commerciale al mondo ha un rapporto di compressione così elevato (rapporto di compressione 27:1) come il GE9X. I materiali compositi sono utilizzati attivamente nella progettazione del motore.

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Il GE9X sarà installato sul Boeing 777X a fusoliera larga a lungo raggio. La compagnia ha già ricevuto ordini da Emirates, Lufthansa, Etihad Airways, Qatar Airways, Cathay Pacific e altri.

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Ora in corso le prime prove motore completo GE9X. I test sono iniziati nel 2011, quando sono stati testati i componenti. Questa revisione relativamente precoce è stata effettuata per fornire dati di test e avviare il processo di certificazione, ha affermato GE, poiché la società prevede di installare tali motori per i test di volo già nel 2018.

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La camera di combustione e la turbina possono resistere a temperature fino a 1315°C, consentendo un uso più efficiente del carburante e minori emissioni.

Inoltre, il GE9X è dotato di iniettori di carburante, stampato su una stampante 3D. Questo sistema complesso gallerie del vento e recessi che la compagnia tiene segreti.

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Compressore a turbina dotato di GE9X bassa pressione e unità di trasmissione ad ingranaggi. Quest'ultimo aziona la pompa del carburante, la pompa dell'olio, la pompa idraulica per il sistema di controllo dell'aeromobile. A differenza del precedente motore GE90, che aveva 11 assi e 8 unità ausiliarie, il nuovo GE9X è dotato di 10 assi e 9 unità.

La riduzione del numero di assi non solo riduce il peso, ma riduce anche il numero di parti e semplifica la catena di approvvigionamento. Il secondo motore GE9X dovrebbe essere preparato per il test in l'anno prossimo

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Di grande importanza nella produzione di alcuni componenti del motore GE9X sono stati moderne tecnologie Stampa 3D. Con il loro aiuto sono state realizzate alcune parti, compresi gli iniettori di carburante, di forma così complessa che è impossibile ottenere con le tradizionali lavorazione. "La complessa configurazione dei canali del carburante è un segreto commerciale gelosamente custodito", afferma Rick Kennedy. "Grazie a questi canali, il carburante viene distribuito e atomizzato nella camera di combustione nel modo più uniforme".

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In conclusione, va notato che, nonostante il motore GE9X detenga il titolo di motore a reazione più grande del mondo, non detiene il record per la forza di spinta del getto che crea. Detentore del record assoluto secondo questo indicatore è il motore generazione precedente GE90-115B capace di 57.833 tonnellate (127.500 libbre) di spinta.

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fonti

GE Aviation sta sviluppando un nuovo rivoluzionario motore a reazione che combina le migliori caratteristiche dei motori turbojet e turbofan, raggiungendo velocità supersonica ed efficienza del carburante.

Attualmente, il progetto USAF ADVENT sta sviluppando nuovi motori che consentono di risparmiare carburante del 25% e sono dotati di nuove funzionalità.

Nell'aviazione ci sono due tipi principali di motori a reazione: turbofan con un basso rapporto di bypass, di norma sono chiamati motori a turbogetto e motori a turbogetto con un elevato rapporto di bypass. Turbo motori jet con un basso rapporto di bypass sono ottimizzati per prestazioni elevate, spingendo vari caccia, ma utilizzando comunque un'incredibile quantità di carburante. Il risultato prestazionale di un turbogetto standard dipende da diversi elementi (compressore, camera di combustione, turbine e ugelli).

Al contrario, i motori a turbogetto con un rapporto di bypass elevato sono i dispositivi più potenti aviazione civile ottimizzato per la propulsione per impieghi gravosi, a basso consumo di carburante, ma con prestazioni scarse a velocità supersoniche. Un motore turbojet convenzionale a bassa pressione riceve il flusso d'aria da una ventola azionata da una turbina a reazione. Quindi, il flusso d'aria dalla ventola bypassa le camere di combustione, agendo come una grande elica.

Il motore ADVENT (ADaptive VERsitile ENgine Technology) ha un terzo bypass esterno che può essere aperto e chiuso a seconda delle condizioni di volo. Durante il decollo, per ridurre il rapporto di bypass, il terzo bypass viene chiuso. Di conseguenza, viene generato un grande flusso d'aria attraverso il compressore ad alta pressione per aumentare la spinta. Se necessario, viene aperto un terzo bypass per aumentare il rapporto di bypass e ridurre il consumo di carburante.

Un canale di bypass aggiuntivo si trova lungo la parte superiore e inferiore del motore. Questo terzo canale verrà aperto o chiuso come parte di un ciclo variabile. Se il canale è aperto, il rapporto di bypass aumenterà, riducendo il consumo di carburante e aumentando la gamma sonora fino al 40 percento. Se i condotti sono chiusi, l'aria aggiuntiva viene forzata attraverso i compressori ad alta e bassa pressione, il che sicuramente aumenta la spinta, aumenta la propulsione e offre prestazioni di decollo supersonico.

Il design del motore ADVENT si basa su nuove tecnologie di produzione come la stampa 3D di componenti di raffreddamento complessi e super resistenti ma leggeri compositi ceramici. Consentono la produzione di motori a reazione ad alta efficienza operanti a temperature superiori al punto di fusione dell'acciaio.

Gli ingegneri hanno sviluppato nuovo motore per voli facili "Vogliamo che il motore sia incredibilmente affidabile e consenta al pilota di concentrarsi sulla sua missione", afferma Abe Levatter, project manager di GE Aviation. Ci siamo presi la responsabilità e abbiamo sviluppato un motore ottimizzato per qualsiasi tipo di volo”.

GE sta attualmente testando i componenti principali del motore e prevede di lanciarlo a metà del 2013. Il video qui sotto mostra il nuovo motore ADVENT in azione.

10 dicembre 2012

Continuando la serie di articoli (solo perché ho bisogno di un altro saggio, ora sull'argomento "motori") - un articolo su un progetto di motore SABRE molto promettente e promettente. In generale, molto è stato scritto su di lui in Runet, ma per la maggior parte note e lodi molto caotiche sui siti web delle agenzie di stampa, ma l'articolo su Wikipedia in inglese mi è sembrato molto bello, generalmente sono piacevolmente ricchi di dettagli e dettagli - articoli su Wikipedia in inglese.

Quindi questo post (e il mio futuro saggio) era basato sull'articolo, nell'originale che si trova su: http://en.wikipedia.org/wiki/SABRE_(rocket_engine) , sono state aggiunte anche una piccola gag e spiegazioni e raccolte su Internet, materiale illustrativo (questo è cosa, ma gli articoli di Wikipedia non differiscono per ricchezza di immagini)

Segue quanto segue

SABRE (Synergistic Air-Breathing Rocket Engine) è un concetto sviluppato da Reaction Engines Limited, un motore a razzo ibrido ipersonico pre-raffreddato a respirazione d'aria. Il motore è stato sviluppato per fornire una capacità di inserimento orbitale a stadio singolo per il sistema aerospaziale Skylon. SABRE è uno sviluppo evolutivo della serie LACE e dei motori simili a LACE sviluppati da Alan Bond all'inizio/metà degli anni '80 nell'ambito del progetto HOTOL.

Strutturalmente, questo è un motore con un ciclo di lavoro combinato, che ha due modalità di funzionamento. La modalità a getto d'aria combina un turbocompressore con un leggero scambiatore di calore-raffreddatore situato direttamente dietro il cono di aspirazione dell'aria. Sul alta velocità lo scambiatore di calore si raffredda a caldo, aria compressa presa d'aria, che consente un rapporto di compressione insolitamente alto nel motore. L'aria compressa viene quindi immessa nella camera di combustione, come un motore a razzo convenzionale, dove accende l'idrogeno liquido. Bassa temperatura l'aria consente l'uso di leghe leggere e riduce il peso complessivo del motore, molto critico per raggiungere l'orbita. Aggiungiamo che, a differenza dei concetti LACE che hanno preceduto questo motore, SABRE non liquefa l'aria, che dona maggiore efficienza.

Fig. 1. Aereo aerospaziale Skylon e motore SABRE

Dopo aver chiuso il cono di aspirazione dell'aria a una velocità di M = 5,14 e a un'altitudine di 28,5 km, il sistema continua a funzionare a ciclo chiuso di un motore a razzo ad alte prestazioni, consumando ossigeno liquido e idrogeno liquido dai serbatoi di bordo, consentendo Skylon per raggiungere la velocità orbitale dopo aver lasciato l'atmosfera bel set altezza.

Inoltre, sulla base del motore SABRE, è stato sviluppato un getto d'aria, chiamato Scimitar, per il promettente aereo di linea passeggeri ipersonico A2, sviluppato nell'ambito del programma LAPCAT finanziato dall'Unione Europea.

Nel novembre 2012, Reaction Engines ha annunciato il completamento con successo di una serie di test che confermano le prestazioni del sistema di raffreddamento del motore, uno dei principali ostacoli al completamento del progetto. L'Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha valutato anche lo scambiatore di calore del motore SABRE, e ha confermato la disponibilità della tecnologia necessaria per tradurre il motore in metallo.

Fig.2. Modello motore SABRE

Storia

L'idea per un motore pre-raffreddato venne per la prima volta con Robert Carmichael nel 1955. Questa è stata seguita dall'idea del motore ad aria liquefatta (LACE), originariamente esplorata da Marquardt e General Dynamics negli anni '60 come parte del lavoro dell'aeronautica statunitense sul progetto Aerospaceplane.
Il sistema LACE si trova direttamente dietro la presa d'aria supersonica, quindi l'aria compressa entra direttamente nello scambiatore di calore dove viene istantaneamente raffreddata utilizzando dell'idrogeno liquido immagazzinato a bordo come carburante. L'aria liquida risultante viene quindi elaborata per estrarre ossigeno liquido, che entra nel motore. Tuttavia, la quantità di idrogeno che è passata attraverso lo scambiatore di calore e riscaldata è molto più grande di quella che può essere bruciata nel motore e il suo eccesso si scarica semplicemente fuori bordo (tuttavia, dà anche un certo aumento di spinta).

Nel 1989, quando il finanziamento del progetto HOTOL fu terminato, Bond e altri fondarono Reaction Engines Limited per continuare la ricerca. Lo scambiatore di calore del motore RB545 (che avrebbe dovuto essere utilizzato nel progetto HOTOL) presentava alcuni problemi con la fragilità del design, nonché il consumo relativamente elevato di idrogeno liquido. Era anche impossibile usarlo: il brevetto per il motore apparteneva all'azienda Rolls Royce e l'argomento più significativo: il motore è stato dichiarato top secret. Pertanto, Bond ha continuato a sviluppare un nuovo motore SABRE, sviluppando le idee incarnate nel progetto precedente.

A novembre 2012, i test delle apparecchiature sono stati completati nell'ambito dell'argomento "Tecnologia dello scambiatore di calore fondamentale per un motore a razzo ibrido aria/ossigeno liquido". Questa è stata una pietra miliare nel processo di sviluppo di SABRE che ha dimostrato ai potenziali investitori la fattibilità della tecnologia. Il motore si basa su uno scambiatore di calore in grado di raffreddare l'aria in ingresso fino a -150°C (-238°F). L'aria raffreddata si mescola con l'idrogeno liquido e brucia per fornire la spinta per il volo atmosferico prima di passare all'ossigeno liquido dai serbatoi quando si vola fuori dall'atmosfera. Il successo del test di questa tecnologia critica ha confermato che lo scambiatore di calore può soddisfare le esigenze del motore nell'ottenere abbastanza ossigeno dall'atmosfera per operare con alta efficienza in condizioni di volo a bassa quota.

Al Farnborough Airshow 2012, David Willetts, che è il Ministro delle Università e delle Scienze del Regno Unito, ha tenuto un discorso in questa occasione. In particolare, lo ha detto questo motore, sviluppato da Reaction Engines, potrebbe davvero cambiare il campo di gioco nell'industria spaziale. Il test completato con successo del sistema di pre-raffreddamento è una testimonianza dell'alto elogio dato al concetto di motore dall'Agenzia spaziale del Regno Unito nel 2010. Il ministro ha anche aggiunto che se un giorno riusciranno a utilizzare questa tecnologia per i propri voli commerciali, questo sarà senza dubbio un risultato fantastico nella sua scala.

Il ministro ha anche osservato che esiste una piccola possibilità che l'Agenzia spaziale europea accetti di finanziare Skylon, quindi il Regno Unito dovrebbe essere pronto a costruire il veicolo spaziale per la maggior parte con i propri fondi.

Fig.3. Aereo aerospaziale Skylon - layout

La fase successiva del programma SABRE prevede i test a terra modello in scala motore in grado di dimostrare ciclo completo. L'ESA ha espresso fiducia nella riuscita costruzione del dimostratore e ha dichiarato che sarà " pietra miliare nello sviluppo di questo programma e una svolta nella questione sistemi di propulsione Intorno al mondo"

Disegno

Fig.4. Disposizione del motore SABRE

Come l'RB545, il design SABRE è più vicino a un tradizionale motore a razzo che a un getto d'aria. Il motore Hybrid Jet/Rocket pre-raffreddato utilizza carburante a idrogeno liquido combinato con un ossidante fornito come aria gassosa da un compressore o ossigeno liquido fornito dai serbatoi di carburante da una turbopompa.

Nella parte anteriore del motore è presente una semplice presa d'aria assimetrica a forma di cono che decelera l'aria a velocità subsoniche utilizzando solo due onde d'urto riflesse.

Parte dell'aria attraverso lo scambiatore di calore nella parte centrale del motore e il resto passa attraverso il canale anulare nel secondo circuito, che è un convenzionale ramjet. La parte centrale, posta dietro lo scambiatore di calore, è un turbocompressore azionato da elio gassoso circolante attraverso un canale chiuso del ciclo Brayton. L'aria compressa dal compressore entra nelle quattro camere di combustione del motore a razzo a ciclo combinato ad alta pressione.

Fig.5. Ciclo motore SABRE semplificato

scambiatore di calore

L'aria che entra nel motore a regimi super/ipersonici diventa molto calda dopo la frenata e la compressione nella presa d'aria. Le alte temperature nei motori a reazione sono state tradizionalmente affrontate utilizzando leghe pesanti a base di rame o nichel, abbassando il rapporto di compressione del compressore, nonché abbassando la velocità per evitare il surriscaldamento e la fusione della struttura. Tuttavia, per un veicolo spaziale a stadio singolo, tali materiali pesanti non sono applicabili ed è necessaria la massima spinta possibile per raggiungere l'orbita nel più breve tempo al fine di ridurre al minimo la gravità delle perdite.

Quando si utilizza l'elio gassoso come vettore di calore, l'aria nello scambiatore di calore viene notevolmente raffreddata da 1000°C a -150°C, evitando la liquefazione dell'aria o la condensazione del vapore acqueo sulle pareti dello scambiatore di calore.

Fig.6. Modellare uno dei moduli dello scambiatore di calore

Le versioni precedenti dello scambiatore di calore, come quelle utilizzate nel progetto HOTOL, facevano passare il combustibile a idrogeno direttamente attraverso lo scambiatore di calore, ma l'uso dell'elio come circuito intermedio tra aria e combustibile freddo ha eliminato il problema della fragilità dell'idrogeno del progetto dello scambiatore di calore . Tuttavia, un forte raffreddamento dell'aria promette alcuni problemi: è necessario prevenire il blocco dello scambiatore di calore da parte del vapore acqueo congelato e di altre frazioni. Nel novembre 2012 è stato dimostrato un campione di uno scambiatore di calore in grado di raffreddare l'aria atmosferica fino a -150°C in 0,01 s.
Una delle innovazioni dello scambiatore di calore SABRE è la disposizione a spirale dei tubi del refrigerante, che promette di aumentarne notevolmente l'efficienza.

Fig.7. Prototipo di scambiatore di calore SABRE

Compressore

Ad una velocità di M = 5 e ad un'altitudine di 25 chilometri, che è il 20% della velocità orbitale e dell'altitudine necessaria per entrare in orbita, l'aria raffreddata nello scambiatore di calore entra in un turbocompressore molto ordinario, strutturalmente simile a quelli utilizzati nei turbogetti convenzionali motori, ma fornendo un rapporto di compressione insolitamente alto, a causa della temperatura dell'aria in ingresso estremamente bassa. Ciò consente all'aria di essere compressa a 140 atmosfere prima che entri nelle camere di combustione del motore principale. A differenza dei motori a turbogetto, il turbocompressore è alimentato da una turbina situata in un circuito dell'elio e non dall'azione dei prodotti della combustione, come nei motori a turbogetto convenzionali. Il turbocompressore agisce quindi sul calore prodotto dal gel nello scambiatore di calore.

ciclo dell'elio

Il calore viene trasferito dall'aria all'elio. L'elio caldo dallo scambiatore di calore elio-aria viene raffreddato nello scambiatore di calore elio-idrogeno, cedendo calore al liquido combustibile a idrogeno. Il circuito, in cui circola l'elio, opera secondo il ciclo Brayton, sia per il raffreddamento del motore nei punti critici, sia per l'azionamento di turbine di potenza e numerosi componenti del motore. Il resto dell'energia termica viene utilizzata per vaporizzare parte dell'idrogeno, che viene bruciato in un circuito esterno a flusso diretto.

Silenziatore

Per raffreddare l'elio, viene pompato attraverso un serbatoio di azoto. Attualmente, al posto dell'azoto liquido, per i test viene utilizzata l'acqua, che evapora abbassando la temperatura dell'elio e soffocando il rumore dei gas di scarico.

Motore

A causa del fatto che il motore a razzo ibrido ha una spinta statica tutt'altro che nulla, l'aereo può decollare in una normale modalità di respirazione d'aria, senza assistenza, simile a quelli equipaggiati con i tradizionali motori a turbogetto. Man mano che si sale e si abbassa la pressione atmosferica, sempre più aria viene inviata al compressore e l'efficienza di compressione nella presa d'aria diminuisce solo. In questa modalità, il motore a reazione può funzionare a un'altitudine molto più elevata di quanto sarebbe altrimenti possibile.
Quando viene raggiunta la velocità M = 5,5, il motore a reazione diventa inefficiente e si spegne, e ora l'ossigeno liquido e l'idrogeno liquido immagazzinati a bordo entrano nel motore del razzo, fino a raggiungere la velocità orbitale (commisurata a M = 25). Le unità turbopompe sono azionate dallo stesso circuito dell'elio, che ora riceve calore in apposite "camere di precombustione".
Una soluzione progettuale insolita per il sistema di raffreddamento della camera di combustione: un ossidante (aria / ossigeno liquido) viene utilizzato come refrigerante al posto dell'idrogeno liquido, al fine di evitare un consumo eccessivo di idrogeno e la violazione del rapporto stechiometrico (rapporto carburante / ossidante).

Il secondo punto significativo è l'ugello a getto. L'efficienza dell'ugello a getto dipende dalla sua geometria e dalla pressione atmosferica. Sebbene la geometria dell'ugello rimanga la stessa, la pressione cambia significativamente con l'altitudine, quindi gli ugelli altamente efficienti nella bassa atmosfera perdono significativamente la loro efficacia ad altitudini più elevate.
Nei sistemi tradizionali a più stadi, questo problema viene superato uso semplice geometria diversa, per ogni stadio e per il corrispondente stadio di volo. Ma in un sistema a stadio singolo, utilizziamo sempre lo stesso ugello.

Fig.8. Confronto di diversi ugelli a getto in atmosfera e vuoto

Come uscita, è previsto l'uso di uno speciale ugello Expansion-Delection (ED) - un ugello a getto regolabile sviluppato nell'ambito del progetto STERN, che consiste in una campana tradizionale (sebbene relativamente più corta del solito) e un corpo centrale regolabile che devia il flusso di gas verso le pareti. Modificando la posizione del corpo centrale, è possibile fare in modo che lo scarico non occupi l'intera area della sezione inferiore, ma solo una sezione anulare, regolando l'area che occupa in base alla pressione atmosferica.

Inoltre, in un motore multicamera, è possibile regolare il vettore di spinta modificando l'area della sezione trasversale, e quindi il contributo alla spinta totale, di ciascuna camera.

Fig.9. Ugello a getto Espansione-Deflessione (ugello ED)

Circuito rettilineo

Il rifiuto di liquefare l'aria ha aumentato l'efficienza del motore, riducendo i costi del refrigerante riducendo l'entropia. Tuttavia, anche il semplice raffreddamento ad aria richiede più idrogeno di quello che può essere bruciato nel circuito del motore primario.

L'idrogeno in eccesso viene scaricato fuori bordo, ma non solo in questo modo, ma viene bruciato in un certo numero di camere di combustione, che si trovano nel canale dell'aria anulare esterno, che costituisce la parte a flusso diretto del motore, che riceve aria che bypassa il calore scambiatore. Il secondo circuito a passaggio diretto riduce le perdite dovute alla resistenza dell'aria che non è entrata nello scambiatore di calore e fornisce anche parte della spinta.
Alle basse velocità, una quantità molto grande d'aria bypassa lo scambiatore di calore/compressore e all'aumentare della velocità, per mantenere l'efficienza, la maggior parte dell'aria, al contrario, entra nel compressore.
Questo distingue il sistema da un motore ramjet, dove tutto è esattamente l'opposto: alle basse velocità, grandi masse d'aria passano attraverso il compressore e alle alte velocità lo bypassano, attraverso un circuito ramjet, che diventa così efficiente da assumere un ruolo di primo piano.

Prestazione

Si presume che il rapporto spinta-peso di progetto di SABRE sia superiore a 14 unità, mentre il rapporto spinta-peso dei motori a reazione convenzionali è compreso nell'intervallo 5 e solo 2 per i supersonici motori a reazione. Così alte prestazioni ottenuta mediante l'utilizzo di aria superraffreddata, che diventa molto densa e richiede meno compressione e, soprattutto, a causa delle basse temperature di esercizio, è diventato possibile utilizzare leghe leggere per la maggior parte della progettazione del motore. Le prestazioni complessive promettono di essere superiori rispetto al caso dei motori RB545 o ramjet supersonici.

Il motore ha un alto impulso specifico nell'atmosfera, che raggiunge i 3500 sec. Per fare un confronto, un motore a razzo convenzionale ha un impulso specifico di circa 450 al massimo, e anche un promettente motore a razzo nucleare "termico" promette di raggiungere solo 900 secondi.

La combinazione di elevata efficienza del carburante e bassa massa del motore conferisce a Skylon la capacità di raggiungere l'orbita in un unico stadio, operando come un jet fino a una velocità di M = 5,14 e un'altitudine di 28,5 km. In questo caso, il veicolo aerospaziale raggiungerà un'orbita con un grande carico utile rispetto al peso al decollo, che non poteva essere raggiunto in precedenza da nessun non nucleare veicolo.

Come l'RB545, l'idea del pre-raffreddamento aumenta la massa e la complessità del sistema, che in circostanze normali è l'antitesi del principio di progettazione dei sistemi a razzo. Inoltre, lo scambiatore di calore è una parte molto aggressiva e complessa del design del motore SABRE. È vero, va notato che la massa di questo scambiatore di calore dovrebbe essere un ordine di grandezza inferiore rispetto ai campioni esistenti e gli esperimenti hanno dimostrato che ciò può essere ottenuto. Lo scambiatore di calore sperimentale ha raggiunto uno scambio termico di quasi 1 GW/m2, che è considerato un record mondiale. Sono già stati realizzati piccoli moduli del futuro scambiatore di calore.

Le perdite dovute al peso extra del sistema sono compensate in un ciclo chiuso (scambiatore di calore-turbocompressore) così come il peso extra delle ali Skylon aumentando il peso complessivo del sistema contribuisce anche all'aumento dell'efficienza complessiva più di quanto non la riduca . Questo è per lo più compensato da diverse traiettorie di volo. I veicoli di lancio convenzionali lanciano verticalmente, con estrema basse velocità(se si parla di velocità tangenziale e non normale), questa mossa, a prima vista inefficiente, permette di bucare velocemente l'atmosfera e guadagnare velocità tangenziale già in ambiente airless, senza perdere velocità per attrito dell'aria.

Allo stesso tempo, grande efficienza del carburante I motori SABRE consentono un sollevamento molto dolce (in cui la componente di velocità tangenziale aumenta più della normale componente di velocità), l'aria contribuisce anziché rallentare il sistema (fluido ossidante e di lavoro per il motore, sollevamento per le ali), risultando in un consumo di carburante molto più basso per raggiungere la velocità orbitale.

Alcune caratteristiche

Spinta nel vuoto - 2940 kN
Spinta al livello del mare - 1960 kN
Rapporto spinta/peso (motore) - circa 14 (nell'atmosfera)
Impulso specifico nel vuoto - 460 sec
Impulso specifico al livello del mare - 3600 sec

Vantaggi

A differenza del tradizionale motori a razzo e come altri tipi motori jet, un motore a reazione ibrido può utilizzare l'aria per bruciare il propellente, riducendo il peso del propellente richiesto e aumentando così il peso del carico utile.

I motori Ramjet e scramjet devono trascorrere molto tempo nella bassa atmosfera per raggiungere velocità sufficienti per entrare in orbita, il che porta in primo piano il problema del riscaldamento intenso nell'ipersonico, nonché una significativa perdita di peso e complessità della protezione termica.

Un motore a reazione ibrido come SABRE deve solo raggiungere una bassa velocità ipersonica (ricorda: l'ipersonaggio è tutto dopo M = 5, quindi M = 5,14 è l'inizio della gamma di velocità ipersonica) nella bassa atmosfera, prima di passare a un ciclo chiuso di funzionamento e salita ripida con una serie di velocità in modalità razzo.

A differenza di un ramjet o scramjet, SABRE è in grado di fornire un'elevata spinta da velocità zero a M=5,14, da terra ad alta quota, con un'elevata efficienza su tutta la gamma. Inoltre, la capacità di generare spinta a velocità zero consente di testare il motore a terra, riducendo notevolmente i costi di sviluppo.

Ci sono anche alcuni link per la vostra attenzione.

Un aereo a reazione è un aereo che vola in aria attraverso l'uso di motori a reazione nella sua progettazione. Possono essere a turbogetto, a flusso diretto, di tipo pulsante, a liquido. Anche aereo a reazione può essere dotato di un motore tipo di missile. A mondo moderno gli aerei a reazione costituiscono la maggior parte di tutti gli aerei moderni.

Breve storia dello sviluppo degli aerei a reazione

L'inizio della storia degli aerei a reazione nel mondo è considerato il 1910, quando un designer e ingegnere rumeno di nome Anri Konada creò un aereo basato su un motore a pistoni. La differenza rispetto ai modelli standard era l'uso di un compressore a palette, che metteva in moto l'auto. Particolarmente attivamente il progettista iniziò ad affermare nel dopoguerra che il suo apparato era dotato di un motore a reazione, sebbene inizialmente affermasse il contrario categoricamente.

Studiando il progetto del primo aereo a reazione di A. Konada, si possono trarre diverse conclusioni. Il primo - caratteristiche del progetto le auto mostrano che il motore davanti e il suo gas di scarico avrebbe ucciso il pilota. La seconda opzione di sviluppo potrebbe essere solo un incendio sull'aereo. Questo è esattamente ciò di cui parlava il progettista, al primo lancio, la sezione di coda è stata distrutta da un incendio.

Per quanto riguarda i velivoli a reazione prodotti negli anni '40, avevano un design completamente diverso quando furono rimossi il motore e il sedile del pilota e, di conseguenza, questa maggiore sicurezza. Nei punti in cui le fiamme dei motori venivano a contatto con la fusoliera è stato installato uno speciale acciaio resistente al calore, che non ha causato lesioni o danni allo scafo.

Primi prototipi e sviluppi

Naturalmente, gli aerei con una centrale a turbogetto hanno molti più vantaggi rispetto agli aerei con motori a pistoni.

Un aereo di origine tedesca con la denominazione He 178 è stato pilotato per la prima volta il 27/08/1939.

Nel 1941, un simile apparato di designer britannici con il nome Gloster E.28 / 39 salì in cielo.

Veicoli a razzo

He 176, creato in Germania, effettuò il primo distacco dalla pista il 20/07/1939.

L'aereo sovietico BI-2 decollò nel maggio 1942.

Velivoli con motore multi-compressore (sono considerati condizionalmente idonei al volo)

Il Campini N.1, aereo di fabbricazione italiana, volò per la prima volta alla fine di agosto 1940. è stata raggiunta una velocità di volo di 375 km / h, che è persino inferiore alla controparte a pistone.

L'aereo giapponese "Oka" con motore Tsu-11 era destinato a un uso singolo, poiché era un aereo bomba con a bordo un pilota kamikaze. A causa della sconfitta in guerra, la camera di combustione non fu finalmente completata.

Prendendo in prestito la tecnologia dalla Francia, gli americani furono anche in grado di realizzare il proprio modello a reazione, che divenne il Bell P-59. L'auto aveva due motori a reazione. Per la prima volta, la separazione dalla pista fu registrata nell'ottobre 1942. Va notato che questa macchina ha avuto un discreto successo, poiché è stata prodotta in serie. Il dispositivo presentava alcuni vantaggi rispetto alle controparti a pistone, ma non ha ancora preso parte alle ostilità.

Primi prototipi di jet di successo

Germania:

Il motore Jumo-004 creato è stato utilizzato per diversi velivoli sperimentali e di produzione. Va notato che questo è il primo presa della corrente nel mondo, che aveva un compressore assiale, come i moderni combattenti. Gli Stati Uniti e l'URSS ricevettero un tipo di motore simile molto più tardi.

Velivolo Me.262 con motore installato il tipo Jumo-004 prese il volo per la prima volta il 18/07/1942 e dopo 43 mesi fece la sua prima sortita. I vantaggi nell'aria di questo caccia erano significativi. C'è stato un ritardo nel lancio della serie a causa dell'incompetenza della direzione.

Il bombardiere da ricognizione a reazione del tipo Ar 234 fu realizzato nell'estate del 1943 ed era dotato anche di un motore Jumo-004. Fu attivamente utilizzato negli ultimi mesi di guerra, poiché solo lui poteva lavorare in una situazione con una forte predominanza di forze nemiche.

Gran Bretagna:

Il primo caccia a reazione realizzato dagli inglesi fu il Gloster Meteor, creato nel marzo 43, e messo in servizio il 27/07/1944. Alla fine della guerra, il compito principale del caccia era quello di intercettare gli aerei tedeschi che trasportavano missili da crociera V-1.

Stati Uniti d'America:

Il primo caccia a reazione negli Stati Uniti è stato il dispositivo con la denominazione Lockheed F-80. Per la prima volta, la separazione dalla pista fu registrata nel gennaio 1944. Il velivolo era dotato di un motore di tipo Allison J33, considerato una versione modificata del motore installato sul Gloster Meteor. Il battesimo del fuoco ebbe luogo durante la guerra di Corea, ma fu presto sostituito dall'aereo F-86 Sabre.

Il primo caccia a reazione basato su portaerei fu pronto nel 1945, fu designato FH-1 Phantom.

Il bombardiere americano era pronto nel 1947, era il B-45 Tornado. Ulteriori sviluppi hanno permesso di creare il B-47 Stratojet con il motore AllisonJ35. Questo motore è stato uno sviluppo indipendente senza l'introduzione di tecnologie da altri paesi. Di conseguenza, è stato realizzato un bombardiere, che è ancora in funzione oggi, ovvero il B-52.

URSS:

Il primo aereo a reazione in URSS fu il MiG-9. Il primo decollo - 24/05/1946. In totale, 602 di questi velivoli sono arrivati dalle fabbriche.

Lo Yak-15 è un caccia a reazione che era in servizio con l'Air Force. Questo aereo è considerato un modello di transizione da pistone a jet.

Il MiG-15 è stato prodotto nel dicembre 1947. Utilizzato attivamente nel conflitto militare in Corea.

Il bombardiere a reazione Il-22 fu prodotto nel 1947, fu il primo ulteriori sviluppi bombardieri.

getti supersonici

L'unico bombardiere basato su portaerei nella storia dell'aviazione con capacità di propulsione supersonica è l'aereo A-5 Vigilent.

Combattenti supersonici basati su portaerei - F-35 e Yak-141.

Nell'aviazione civile, sono stati creati solo due aerei passeggeri con la capacità di volare a velocità supersoniche. Il primo è stato realizzato in URSS nel 1968 ed è stato designato come Tu-144. Sono stati realizzati 16 di questi velivoli, ma dopo una serie di incidenti la macchina è stata messa fuori servizio.

Secondo veicolo passeggeri di questo tipo prodotto da Francia e Gran Bretagna nel 1969. Sono stati costruiti un totale di 20 velivoli, l'operazione è durata dal 1976 al 2003.

Record di aerei a reazione

L'Airbus A380 può ospitare 853 persone a bordo.

Il Boeing 747 per 35 anni è stato il più grande aereo passeggeri con una capacità di 524 passeggeri.

Trasporto:

An-225 "Mriya" - l'unica macchina nel mondo, che ha una capacità di carico di 250 tonnellate. Originariamente era stato realizzato per trasportare il sistema spaziale di Buran.

L'An-124 Ruslan è uno degli aerei più grandi al mondo con una capacità di carico utile di 150 tonnellate.

Era il più grande aereo cargo prima dell'avvento di Ruslan, la capacità di carico è di 118 tonnellate.

Massima velocità di volo

Il velivolo Lockheed SR-71 raggiunge velocità di 3.529 km/h. Realizzato 32 velivoli, non può decollare con i serbatoi pieni.

MiG-25 - velocità di volo normale di 3.000 km / h, è possibile un'accelerazione fino a 3.400 km / h.

Prototipi e sviluppi futuri

Passeggeri:

Di grandi dimensioni:

Civile ad alta velocità.
Tu-244.

Business class:

SSBJ, Tu-444.

SAI Tranquillo, Aerion SBJ.

Ipersonico:

Motori di reazione A2.

Laboratori gestiti:

Picco tranquillo.

Tu-144LL con motori del Tu-160.

Senza pilota:

X-51
X-43.

Classificazione degli aeromobili:

Per

Qui e ora voli con un po' di apprensione, e per tutto il tempo guardi indietro al passato, quando gli aerei erano piccoli e potevano facilmente pianificare in caso di malfunzionamento, ma qui è sempre di più. Leggiamo e guardiamo un tale motore aeronautico.
compagnia americana Generale elettrico sta attualmente testando il più grande motore a reazione del mondo. La novità è stata sviluppata appositamente per il nuovo Boeing 777X.

Il detentore del record del motore a reazione si chiamava GE9X. Dato che i primi Boeing con questo miracolo della tecnologia prenderanno il volo non prima del 2020, General Electric può essere fiduciosa nel loro futuro. Infatti, al momento il numero totale di ordini per GE9X supera le 700 unità.
Ora accendi la calcolatrice. Uno di questi motori costa $ 29 milioni. Per quanto riguarda i primi test, si stanno svolgendo nelle vicinanze della cittadina di Peebles, Ohio, USA. Il diametro della pala del GE9X è di 3,5 metri e l'ingresso nelle dimensioni è di 5,5 m x 3,7 m Un motore sarà in grado di produrre 45,36 tonnellate di spinta del getto.

Secondo GE, nessun altro motore commerciale al mondo ha un rapporto di compressione così elevato (rapporto di compressione 27:1) come il GE9X.
Il design del motore utilizza attivamente materiali compositi in grado di resistere a temperature fino a 1,3 mila gradi Celsius. Le singole parti dell'unità vengono create utilizzando la stampa 3D.

Il GE9X sarà installato sul Boeing 777X a fusoliera larga a lungo raggio. La compagnia ha già ricevuto ordini per oltre 700 motori GE9X per un valore di 29 miliardi di dollari da Emirates, Lufthansa, Etihad Airways, Qatar Airways, Cathay Pacific e altri.

Sono in corso i primi test del motore GE9X completo. I test sono iniziati nel 2011, quando sono stati testati i componenti. Questa revisione relativamente precoce è stata effettuata per fornire dati di test e avviare il processo di certificazione, ha affermato GE, poiché la società prevede di installare tali motori per i test di volo già nel 2018.
Il motore GE9X è stato sviluppato per l'aereo di linea 777X e alimenterà 700 velivoli. Questo costerà all'azienda 29 miliardi di dollari. Ci sono 16 lame sotto il coperchio del motore quarta generazione realizzato in fibra di grafite, che forza l'aria nel compressore a 11 stadi. Quest'ultimo aumenta la pressione di 27 volte. Fonte: "Agenzia per l'innovazione e lo sviluppo",

La camera di combustione e la turbina possono resistere a temperature fino a 1315°C, consentendo un uso più efficiente del carburante e minori emissioni.
Inoltre, il GE9X è dotato di iniettori di carburante stampati in 3D. Questo complesso sistema di gallerie del vento e recessi è tenuto segreto dall'azienda. Fonte: "Agenzia per l'innovazione e lo sviluppo"

Il GE9X ha una turbina del compressore a bassa pressione e un cambio di azionamento accessorio. Quest'ultimo aziona la pompa del carburante, la pompa dell'olio, la pompa idraulica per il sistema di controllo dell'aeromobile. A differenza del precedente motore GE90, che aveva 11 assi e 8 unità ausiliarie, il nuovo GE9X è dotato di 10 assi e 9 unità.
La riduzione del numero di assi non solo riduce il peso, ma riduce anche il numero di parti e semplifica la catena di approvvigionamento. Il secondo motore GE9X dovrebbe essere pronto per i test il prossimo anno.

Il motore GE9X incorpora molte parti e assiemi realizzati con compositi a matrice ceramica (CMC) leggeri e resistenti al calore. Questi materiali sono in grado di resistere a temperature fino a 1400 gradi centigradi e ciò ha consentito un notevole aumento della temperatura nella camera di combustione del motore.
"Più caldo puoi entrare in un motore, più efficiente sarà", afferma Rick Kennedy, portavoce di GE Aviation per l'ambiente".
Di grande importanza nella produzione di alcuni componenti del motore GE9X sono state le moderne tecnologie di stampa 3D. Con il loro aiuto, alcune parti, compresi gli iniettori di carburante, sono state create con forme così complesse che non possono essere ottenute con la lavorazione tradizionale.
"La complessa configurazione dei canali del carburante è un segreto commerciale gelosamente custodito", afferma Rick Kennedy. "Grazie a questi canali, il carburante viene distribuito e atomizzato nella camera di combustione nel modo più uniforme".

Va notato che i test recenti rappresentano la prima volta che il motore GE9X viene utilizzato nella sua forma completamente assemblata. E lo sviluppo di questo motore, accompagnato da prove al banco dei singoli componenti, è stato portato avanti negli ultimi anni.
In conclusione, va notato che, nonostante il motore GE9X detenga il titolo di motore a reazione più grande del mondo, non detiene il record per la forza di spinta del getto che crea. Il detentore del record assoluto per questo indicatore è il motore GE90-115B della generazione precedente, in grado di sviluppare 57.833 tonnellate (127.500 libbre) di spinta.