Hunter
A repülés új korszakát hozhatják el hiperszonikus hajtóművek
A repülés új korszakát hozhatják el hiperszonikus hajtóművek
A Concorde-ok kivonása óta is él remény, hogy visszatér a szuperszonikus légi közlekedés, bár nem kizárt, hogy egy jókora ugrással meghódítjuk a hiperszonikus tartományt. Azóta ugyanis több innovatív és újrafelhasználható nagy teljesítményű rakétahajtóművet fejlesztettek ki, melyek elképesztő sebességeken repíthetik hatalmas távolságokon az utasokat a világűr érintésével.
Míg a Concorde utazósebessége hagyományos sugárhajtóműveivel a hangsebesség kétszerese volt, az új hajtóművekkel elérhetők az 5 Machos és afeletti úgynevezett hiperszonikus sebességek is. A dolog szépséghibája, hogy bár a rakétahajtóművek hatalmas sebességekre képesek, ugyanakkor rendkívül költségesek is, mivel a gép és a rakomány tömegén felül a repüléshez szükséges folyékony hidrogén és folyékony oxigén tömegét is magukkal hurcolják, ezáltal jókora holtterhet szállítanak, ami jelentős erőforrásokat emészt fel. A megoldás a súlycsökkentés, a kulcs pedig az oxigén.
A levegő, amit egy hiperszonikus gép átszel rengeteg oxigént tartalmaz. Ha sikerül beszívni a levegőt és elégetni a hidrogénnel, máris sikerült lecsökkenteni a fedélzeti oxidánsokat a légkör elhagyását követően szükséges mennyiségre. Ez az elv határozza meg a brit Reaction Engines által fejlesztett és jelenleg tesztelés alatt álló hidrogént és levegőt égető Sabre hajtóművet, amit egy jövőbeli műhold feljuttató űrrepülőgép, a Skylon számára készítenek, azonban teljes egészében alkalmazható lenne egy 5 Mach sebességű utasszállító repülőgéphez is.
A Sabre fő előnye, hogy ideális egy kifutópályáról felszálló, újrafelhasználható űrrepülőgéphez, vagyis a gép a felszállástól a világűr eléréséig csupán egyetlen hajtóműtípust használna. Ez hatalmas előny a scramjetekhez, vagyis azon torlósugár-hajtóművekhez képest, melyeknél a levegő beáramlási sebessége meghaladja a hangsebességet. A scramjet mozgó alkatrész nélkül a repülőgép nagy sebességű mozgásával sűríti a beáramló levegőt üzemanyaggá. Ezt a nagy sebességet azonban valahogy el is kell érni, ezért a scramjet csak 4 Mach környékén képes működésbe lépni, vagyis a repülőgépnek a gyorsításhoz szüksége van egy rakétahajtóműre is. "Ha több különböző hajtóműre van szükség a röppálya különböző tartományaiban, akkor igen költséges holtsúlyt szállítunk" - mondta Ben Gallagher, a Reaction Engines üzletfejlesztési igazgatója.
A Sabre technológia kulcsa egy "előhűtő", egy szupergyors, könnyűsúlyú hűtőrendszer, ami feldolgozza a levegőt a hidrogén égetéséhez. "A Sabre hajtóműbe 5 Mach sebességgel belépő levegő 1000 Celsius fok fölé hevül. Ez egy hagyományos rakétahajtóművet megolvasztana" - magyarázta Gallagher. "Ezért az előhűtőnk -150 Celsiusra hűti le a levegőt, mindezt egyetlen századmásodperc alatt, így amikor a levegőt összesűríti a rendszer, felkészítve a hidrogénnel történő közös égésre, nem válik túl forróvá”
Az előhűtő (a képen) működésének pontos részletei olyannyira titkosak, hogy a Reaction Engines még szabadalmaztatásra sem nyújtotta be a technológiát. Csupán annyit tudunk, hogy a levegő (vörös nyilak) rengeteg vékony, héliummal hűtött (narancssárga nyilak) csövön halad át, ami összességében egy hatalmas hűtőfelületet eredményez.
A múlt hónapban megrendezett Farnborough International Airshown-n a cég vezetője, Alan Bond elmondta, a legutóbbi teszteken a Sabre előhűtője egyenletesen, vibrációktól mentesen működött több mint 6 percen át, ami megfelel az indulástól az űr eléréséig eltelő időnek. "Az első eredmények rendkívül biztatóak és nagyon meggyőzők" - nyilatkozott egy független szakértő, Mark Ford, az európai űrügynökség ESTEC kutatóközpontjának hajtómű mérnöke, aki maga is látta a Sabre tesztelését a cég főhadiszállásán, Culham-ben. "Az előhűtő stabil nulla fok alatti hőmérsékletű levegő áramlást biztosított a hajtóműbe"
Augusztus végén újabb, nagyobb kihívást jelentő tesztek következnek, melyekből kiderül, hogy a hajtómű képes-e eljuttatni a rendkívüli sűrűségű levegőt -150 fokon a kompresszorokhoz, vagy az egész jéggé dermed.
Az 1000 Celsiuson beáramló levegő (vörös nyilak) áthalad az előhűtőn, ahonnan egy alacsony hőmérsékeltű levegő áramlik tovább összesűrítve (kék nyilak) egy hagyományos rakéta hajtóműbe, ahol a hidrogénnel együtt elég
A légiparádén résztvevők a Sabre mellett megcsodálhattak egy másik 5 Machos megoldást, ami az MBDA Missile Systems, az Airbust is magáénak mondható EADS, és az orosz Lavrentyiev Hidrodinamikai Intézet közös vállalkozása. Az együttműködő felek a II. Világháborúban alkalmazott V-1 repülő bomba hajtóműveként használt pulzáló sugárhajtómű technológia egy új változatán dolgoznak.
A pulzáló sugárhajtómű, aminek már jellegzetes zümmögő hangja is félelemmel töltötte el az embereket, különösen amikor a fejük fölött húzott el – szabályos időközönként apró üzemanyag és levegő mennyiséget fecskendezett be egy csatornába, begyújtva a keveréket. Ekkor a hajtómű elején a belépőszelepek lezárultak, biztosítva az égéstermék távozását a hajtómű végén, előre tolva a járművet. Ez a megoldás az alapja a PDE, a pulzáló detonációs hajtóműnek, ami robbanás hullámokkal égeti el az üzemanyagot és az oxidálót, mialatt szuperszonikus sebességen halad. Ebből a technikából még nem született a gyakorlatban is alkalmazott megoldás.
Az MBDA-EADS-LHI együttműködés megpróbálja a technika tökéletesítésével a hiperszonikus sebességek elérését egy általuk "folyamatos detonációs hullám" hajtóműnek nevezett megoldással. Módosítják az üzemanyag befecskendezést, a lassú impulzusokat másodpercenként több ezer befecskendezésre cserélve fel, ezáltal folyamatos lökéshullámok formájában generál gyújtást, az üzemanyagnak sokkal teljesebb égést, a repülőgépnek pedig 5 Mach feletti sebességet biztosítva.
Az ilyen nagy sebességű repülések - nem is beszélve a szuborbitálisakról - persze még messze vannak az utazóközönség számára, a legutóbbi tesztek sikerei azonban arra késztették a brit tudományos minisztert, David Willetts-t, hogy megsürgesse az Európai Légi Biztonsági Ügynökséget (EASA) az EU repülőtereinek űrrepülőgép használatához való tanúsításának megvizsgálására. "Nem arról van szó, hogy az EASA idegenkedne az űrrepülőgépektől, csupán nincs hozzájuk szabályzási rendszere" - nyilatkozott Willetts a New Scientist-nek.
Nem szabad megfeledkezni a Virgin Galactic-ról sem, ami már évek óta tervezi a rakéta-repülőgépes űrturizmust. A cégalapító, ugyancsak brit Richard Branson tervei között is szerepel a nagy sebességű, úgynevezett pont-to-point utazás a világűr közbeiktatásával. "A point-to-point utazás lenne a legelképesztőbb dolog" - mondta Julia Tizard, a Virgin Galactic műveletekért felelős alelnöke. "A teljes keringési pálya megtétele 90 percet vesz igénybe, vagyis az Egyesült Királyságból 45 perc alatt el lehetne jutni Ausztráliába"
Míg a Concorde utazósebessége hagyományos sugárhajtóműveivel a hangsebesség kétszerese volt, az új hajtóművekkel elérhetők az 5 Machos és afeletti úgynevezett hiperszonikus sebességek is. A dolog szépséghibája, hogy bár a rakétahajtóművek hatalmas sebességekre képesek, ugyanakkor rendkívül költségesek is, mivel a gép és a rakomány tömegén felül a repüléshez szükséges folyékony hidrogén és folyékony oxigén tömegét is magukkal hurcolják, ezáltal jókora holtterhet szállítanak, ami jelentős erőforrásokat emészt fel. A megoldás a súlycsökkentés, a kulcs pedig az oxigén.A levegő, amit egy hiperszonikus gép átszel rengeteg oxigént tartalmaz. Ha sikerül beszívni a levegőt és elégetni a hidrogénnel, máris sikerült lecsökkenteni a fedélzeti oxidánsokat a légkör elhagyását követően szükséges mennyiségre. Ez az elv határozza meg a brit Reaction Engines által fejlesztett és jelenleg tesztelés alatt álló hidrogént és levegőt égető Sabre hajtóművet, amit egy jövőbeli műhold feljuttató űrrepülőgép, a Skylon számára készítenek, azonban teljes egészében alkalmazható lenne egy 5 Mach sebességű utasszállító repülőgéphez is.
A Sabre fő előnye, hogy ideális egy kifutópályáról felszálló, újrafelhasználható űrrepülőgéphez, vagyis a gép a felszállástól a világűr eléréséig csupán egyetlen hajtóműtípust használna. Ez hatalmas előny a scramjetekhez, vagyis azon torlósugár-hajtóművekhez képest, melyeknél a levegő beáramlási sebessége meghaladja a hangsebességet. A scramjet mozgó alkatrész nélkül a repülőgép nagy sebességű mozgásával sűríti a beáramló levegőt üzemanyaggá. Ezt a nagy sebességet azonban valahogy el is kell érni, ezért a scramjet csak 4 Mach környékén képes működésbe lépni, vagyis a repülőgépnek a gyorsításhoz szüksége van egy rakétahajtóműre is. "Ha több különböző hajtóműre van szükség a röppálya különböző tartományaiban, akkor igen költséges holtsúlyt szállítunk" - mondta Ben Gallagher, a Reaction Engines üzletfejlesztési igazgatója.
A Sabre technológia kulcsa egy "előhűtő", egy szupergyors, könnyűsúlyú hűtőrendszer, ami feldolgozza a levegőt a hidrogén égetéséhez. "A Sabre hajtóműbe 5 Mach sebességgel belépő levegő 1000 Celsius fok fölé hevül. Ez egy hagyományos rakétahajtóművet megolvasztana" - magyarázta Gallagher. "Ezért az előhűtőnk -150 Celsiusra hűti le a levegőt, mindezt egyetlen századmásodperc alatt, így amikor a levegőt összesűríti a rendszer, felkészítve a hidrogénnel történő közös égésre, nem válik túl forróvá”Az előhűtő (a képen) működésének pontos részletei olyannyira titkosak, hogy a Reaction Engines még szabadalmaztatásra sem nyújtotta be a technológiát. Csupán annyit tudunk, hogy a levegő (vörös nyilak) rengeteg vékony, héliummal hűtött (narancssárga nyilak) csövön halad át, ami összességében egy hatalmas hűtőfelületet eredményez.
A múlt hónapban megrendezett Farnborough International Airshown-n a cég vezetője, Alan Bond elmondta, a legutóbbi teszteken a Sabre előhűtője egyenletesen, vibrációktól mentesen működött több mint 6 percen át, ami megfelel az indulástól az űr eléréséig eltelő időnek. "Az első eredmények rendkívül biztatóak és nagyon meggyőzők" - nyilatkozott egy független szakértő, Mark Ford, az európai űrügynökség ESTEC kutatóközpontjának hajtómű mérnöke, aki maga is látta a Sabre tesztelését a cég főhadiszállásán, Culham-ben. "Az előhűtő stabil nulla fok alatti hőmérsékletű levegő áramlást biztosított a hajtóműbe"
Augusztus végén újabb, nagyobb kihívást jelentő tesztek következnek, melyekből kiderül, hogy a hajtómű képes-e eljuttatni a rendkívüli sűrűségű levegőt -150 fokon a kompresszorokhoz, vagy az egész jéggé dermed.
Az 1000 Celsiuson beáramló levegő (vörös nyilak) áthalad az előhűtőn, ahonnan egy alacsony hőmérsékeltű levegő áramlik tovább összesűrítve (kék nyilak) egy hagyományos rakéta hajtóműbe, ahol a hidrogénnel együtt elég
A légiparádén résztvevők a Sabre mellett megcsodálhattak egy másik 5 Machos megoldást, ami az MBDA Missile Systems, az Airbust is magáénak mondható EADS, és az orosz Lavrentyiev Hidrodinamikai Intézet közös vállalkozása. Az együttműködő felek a II. Világháborúban alkalmazott V-1 repülő bomba hajtóműveként használt pulzáló sugárhajtómű technológia egy új változatán dolgoznak.
A pulzáló sugárhajtómű, aminek már jellegzetes zümmögő hangja is félelemmel töltötte el az embereket, különösen amikor a fejük fölött húzott el – szabályos időközönként apró üzemanyag és levegő mennyiséget fecskendezett be egy csatornába, begyújtva a keveréket. Ekkor a hajtómű elején a belépőszelepek lezárultak, biztosítva az égéstermék távozását a hajtómű végén, előre tolva a járművet. Ez a megoldás az alapja a PDE, a pulzáló detonációs hajtóműnek, ami robbanás hullámokkal égeti el az üzemanyagot és az oxidálót, mialatt szuperszonikus sebességen halad. Ebből a technikából még nem született a gyakorlatban is alkalmazott megoldás.
Az MBDA-EADS-LHI együttműködés megpróbálja a technika tökéletesítésével a hiperszonikus sebességek elérését egy általuk "folyamatos detonációs hullám" hajtóműnek nevezett megoldással. Módosítják az üzemanyag befecskendezést, a lassú impulzusokat másodpercenként több ezer befecskendezésre cserélve fel, ezáltal folyamatos lökéshullámok formájában generál gyújtást, az üzemanyagnak sokkal teljesebb égést, a repülőgépnek pedig 5 Mach feletti sebességet biztosítva.
Az ilyen nagy sebességű repülések - nem is beszélve a szuborbitálisakról - persze még messze vannak az utazóközönség számára, a legutóbbi tesztek sikerei azonban arra késztették a brit tudományos minisztert, David Willetts-t, hogy megsürgesse az Európai Légi Biztonsági Ügynökséget (EASA) az EU repülőtereinek űrrepülőgép használatához való tanúsításának megvizsgálására. "Nem arról van szó, hogy az EASA idegenkedne az űrrepülőgépektől, csupán nincs hozzájuk szabályzási rendszere" - nyilatkozott Willetts a New Scientist-nek. Nem szabad megfeledkezni a Virgin Galactic-ról sem, ami már évek óta tervezi a rakéta-repülőgépes űrturizmust. A cégalapító, ugyancsak brit Richard Branson tervei között is szerepel a nagy sebességű, úgynevezett pont-to-point utazás a világűr közbeiktatásával. "A point-to-point utazás lenne a legelképesztőbb dolog" - mondta Julia Tizard, a Virgin Galactic műveletekért felelős alelnöke. "A teljes keringési pálya megtétele 90 percet vesz igénybe, vagyis az Egyesült Királyságból 45 perc alatt el lehetne jutni Ausztráliába"
