Начались испытания двигателей космолёта Skylon

Вы знакомы с проектом Skylon британской компании Reaction Engines. Как и мы, вы, помнится, высказывали скептическое отношение к охлаждению воздушного потока «на лету» до –140 ˚C, без которого весь проект не очень-то реален. Но подробности технологии, увы, вновь замалчиваются, зато объявлено, что наконец-то начались испытания камеры предварительного охлаждения для ГПВРД Skylon...



Испытания камеры предварительного охлаждения и двигателя SABRE (вверху) имеют ключевую важность для реализации проектов как космолёта Skylon (в центре), так и гиперзвукового авиалайнера А-2 (снизу). (Здесь и ниже иллюстрации Reaction Engines.)

...И если они окажутся успешными, то говорить придётся как минимум о революции в авиационном двигателестроении, а как максимум — о некотором изменении нашего подхода к полётам в космос.

Теоретически преимущества Skylon огромны. Возможность выбросить часть жидкого кислорода (который нынешними ракетами везётся с собой) и до высоты в 28,5 км использовать в качестве окислителя забортный воздух позволит космолёту радикально снизить массу топлива и увеличить полезную нагрузку. По оценкам, стоимость выведения грузов на орбиту уменьшится в 15–30 раз. Представляете?

Аппарат будет способен подниматься в воздух как обычный самолёт и, достигнув гиперзвуковой скорости в М5,5 и высоты в 28,5 км, переходить на питание кислородом из собственных баков — чтобы оказаться на орбите. Таким образом, этот космолёт не только должен выходить в космос без использования разгонных ступеней или внешних ускорителей, но и осуществлять весь полёт, используя одни и те же двигатели (!) на всех этапах, начиная со взлёта с аэродрома и заканчивая орбитальным участком.

Концепция Skylon необычна ещё и тем, что жидкий водород планируется хранить при минимальном давлении, чтобы снизить прочностные требования и толщину алюминиевых топливных баков внутри планера орбитального самолёта. Благодаря этому Skylon будет иметь большой объём и малую массу, особенно при спуске на землю, когда водорода в баках почти не останется. Зачем нужна низкая масса при большом объёме, то есть значительном воздушном сопротивлении? Тут заложена очень интересная идея: большой пустой предмет при спуске в атмосферу будет иметь меньший баллистический коэффициент (в его формуле плотность в числителе) — а значит, сможет раньше тормозиться воздухом, чем маленький и плотный, такой как шаттл или «Буран». Это позволит начать торможение в более высоких слоях атмосферы и эффективно замедляться при меньших тепловых нагрузках.

По расчётам, оболочка Skylon будет нагреваться всего до 1 100 К против 2 000 К у шаттла.

Главной частью проекта, конечно, является уникальная силовая установка SABRE — синергетический ракетный двигатель воздушного питания, который до 28,5 км работает как гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ГПВРД), оснащённый турбокомпрессором и необычным устройством предварительного охлаждения, находящимся сразу перед воздухозаборниками. Словом, вот вам нечто невиданное — гиперзвуковой комбинированный воздушно-реактивный/ракетный двигатель с предварительным охлаждением.

Вопрос лишь в том, насколько удачной будет инженерная реализация этой красивой идеи орбитального самолёта, одновременно умеющего летать как в атмосфере, так и в космосе. В этом смысле устройство предварительного охлаждения поступающего воздуха — самое «тонкое место», критически важный компонент всей системы.