2015年7月30日，美國(guó)《航空周刊》發(fā)表一篇文章，稱由于美國(guó)人的認(rèn)可，SABRE發(fā)動(dòng)機(jī)的可信度提高。眾所周知，在航空航天領(lǐng)域，推進(jìn)技術(shù)的飛躍始終走在航天器或航空器設(shè)計(jì)取得重大進(jìn)展之前。
因?yàn)槿藗円恢毙Q進(jìn)入太空要經(jīng)濟(jì)可承受，才能有持續(xù)的發(fā)展，所以英國(guó)反作用發(fā)動(dòng)機(jī)公司所發(fā)展的協(xié)同吸氣式火箭發(fā)動(dòng)機(jī)(Synergetic Air-Breathing Rocket Engine，Sabre)概念正引起人們?cè)絹?lái)越多的興趣。設(shè)計(jì)這種混合動(dòng)力裝置的目的是彌補(bǔ)吸氣式和火箭式發(fā)動(dòng)機(jī)之間的動(dòng)力間隙，有可能使運(yùn)載工具自始至終從跑道上由靜止起步加速直到飛行至低地球軌道。
這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)可以推動(dòng)高速飛機(jī)，亞軌道飛行器或者是多級(jí)和單級(jí)入軌的運(yùn)載工具。雖然早期試圖從大氣中采集氧氣屈服于熱力學(xué)現(xiàn)實(shí)，對(duì)SABRE的支持者而言，更令人鼓舞的是反作用發(fā)動(dòng)機(jī)公司的設(shè)計(jì)連續(xù)通過(guò)了歐洲和美國(guó)專家的審核。最新，也可能是最有價(jià)值的，是來(lái)自美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室(AFRL)的信任投票，在合作研究和發(fā)展協(xié)議下對(duì)SABRE所做的分析。
AFRL在仔細(xì)研究了整個(gè)概念，特別是預(yù)冷卻器換熱器技術(shù)，考慮了從空氣中實(shí)際提取氧氣而不會(huì)被霜和冰堵塞的機(jī)理之后做出確認(rèn)。反作用發(fā)動(dòng)機(jī)公司在格拉斯哥七月初舉行的美國(guó)航空航天學(xué)會(huì)(AIAA)主辦的高超聲速和空天飛機(jī)會(huì)議上，公開(kāi)了基于甲醇的防霜控制系統(tǒng)的初步細(xì)節(jié)。
AFRL的項(xiàng)目經(jīng)理巴里•赫爾曼說(shuō)，分析“證實(shí)了SABRE發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的可行性和潛在性能。同時(shí)，發(fā)展SABRE發(fā)動(dòng)機(jī)是一項(xiàng)重大的工程挑戰(zhàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)是一個(gè)非常創(chuàng)新的方法，會(huì)做進(jìn)一步的調(diào)查研究”。因此，反作用發(fā)動(dòng)機(jī)公司和美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室計(jì)劃繼續(xù)在SABRE發(fā)動(dòng)機(jī)方面開(kāi)展合作，潛在的后續(xù)工作重點(diǎn)放在評(píng)估各種吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)作動(dòng)力的運(yùn)載工具概念，并對(duì)具體的發(fā)動(dòng)機(jī)部件進(jìn)行測(cè)試。
反作用發(fā)動(dòng)機(jī)公司計(jì)劃在2018年或者2019年進(jìn)行全尺寸SABRE發(fā)動(dòng)機(jī)地面樣機(jī)試驗(yàn)
AFRL的研究也將評(píng)估Sabre發(fā)動(dòng)機(jī)熱交換器技術(shù)其他的潛在用途，包括尋找更廣泛的國(guó)防應(yīng)用。赫爾曼說(shuō)：“下一步要回答的問(wèn)題是相比其他推進(jìn)系統(tǒng)，SABRE可能給高速航空航天器帶來(lái)什么好處”。“基于SABRE發(fā)動(dòng)機(jī)概念，AFRL正在分析飛行器的設(shè)計(jì)。我們還考慮在高溫風(fēng)洞中，在5馬赫的飛行條件下測(cè)試它熱交換技術(shù)”。
雖然AFRL承認(rèn)， Sabre的原始目標(biāo)是用于“云霄塔”單級(jí)入軌空天飛機(jī)，技術(shù)上仍存在“第一個(gè)應(yīng)用的風(fēng)險(xiǎn)極大”，赫爾曼說(shuō)：“在更易管理的兩級(jí)入軌布局中，SABRE能夠提供一些獨(dú)一無(wú)二的優(yōu)勢(shì)”。
反作用發(fā)動(dòng)機(jī)公司同意這些說(shuō)法。反作用發(fā)動(dòng)機(jī)公司企業(yè)發(fā)展主管Sam Hutchison表示：“從我們的角度來(lái)看，圍繞進(jìn)入太空難題沒(méi)有廉價(jià)、快速的方法。我們已經(jīng)做了研究，我們同意一個(gè)明智的第二級(jí)方案可能是最好的，一步一個(gè)腳印的來(lái)證明這項(xiàng)技術(shù)”。
赫爾曼也認(rèn)為熱交換器技術(shù)“針對(duì)整個(gè)航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用，值得進(jìn)一步研究。我們的第一位的興趣是測(cè)試熱交換器技術(shù)。它可能有許多潛在的航空航天方面的應(yīng)用，不僅僅是在SABRE發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的預(yù)冷卻器概念”。
預(yù)冷卻器在1/100秒內(nèi)將超過(guò)1000C的來(lái)流空氣冷卻到-150C，然后通過(guò)一個(gè)渦輪-壓氣機(jī)進(jìn)入火箭燃燒室，在那里與過(guò)冷液體氫燃料燃燒。更高的高空飛行和入軌道飛行，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)為提供機(jī)載液氧的一個(gè)傳統(tǒng)閉循環(huán)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。
與其他使用低溫液體氫液化進(jìn)入的空氣的液體-空氣循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)不同，SABRE發(fā)動(dòng)機(jī)采用一個(gè)閉環(huán)的氦循環(huán)組成的數(shù)英里長(zhǎng)緊湊、薄壁管陣，將空氣冷卻到它形成蒸汽的點(diǎn)。然后汽化空氣由渦輪壓氣機(jī)加高壓后進(jìn)入燃燒室。
Hutchison 表示：“AFRL贊同SABRE發(fā)動(dòng)機(jī)可能改變游戲規(guī)則”。在英國(guó)的獨(dú)立審查請(qǐng)求下，在2014年得到歐洲航天局的確認(rèn)，“使人相信這種技術(shù)可能帶來(lái)潛在的變革”。
“很多人現(xiàn)在談?wù)揝ABRE，似乎引人注目。現(xiàn)在的問(wèn)題是我們?cè)撛趺崔k呢?”Hutchison說(shuō)：“作為一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)種類，它橫跨航空和航天，所以我們要優(yōu)化系統(tǒng)使之適于給定的應(yīng)用。當(dāng)我們構(gòu)建未來(lái)的發(fā)展規(guī)劃時(shí)，我們可以找出首次的用途是什么。因此，在未來(lái)半年，我們的工作就是找到應(yīng)用”。
一個(gè)重要的戰(zhàn)略目標(biāo)是要在公司位于英格蘭牛津郡的卡拉姆科學(xué)中心的工廠進(jìn)行第1批次、全尺寸的地面演示試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的成功試車。Hutchison說(shuō)：“現(xiàn)在我們?cè)诮缍ㄑ菔驹囼?yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)都要做什么事。在對(duì)應(yīng)框中標(biāo)記好要做的關(guān)鍵事情。確保演示試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)滿足那些為它設(shè)定的性能需求。我們要確保它會(huì)真實(shí)地工作，并提供我們所說(shuō)的、它能做到的一聯(lián)串性能要求。我們?nèi)蕴幱谶@樣的階段，研究還處于發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)樣機(jī)的起步階段，但我們必須確保我們不會(huì)貪多嚼不爛”。
2018-2019年的目標(biāo)日期是第一臺(tái)完整發(fā)動(dòng)機(jī)的演示試驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行測(cè)試。
Hutchison說(shuō)，地面測(cè)試高馬赫數(shù)的SABRE發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)是可行的，“因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)使用大氣作為其能量源和反應(yīng)物。由于聰明的熱交換器技術(shù)，我們可以調(diào)節(jié)空氣，使發(fā)動(dòng)機(jī)中的渦輪機(jī)械不知道它是在地面上工作”。因?yàn)檫M(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣溫度是環(huán)境溫度，“我們可以始終在地面模擬從馬赫數(shù)0至5的情況”。此外，評(píng)估流動(dòng)條件的進(jìn)氣道測(cè)試將在風(fēng)洞中進(jìn)行。
Hutchison說(shuō)明資金也仍然是安全的。“最后確定我們得到英國(guó)政府的6000萬(wàn)英鎊(9360萬(wàn)美元)撥款，另外，2014年我們?nèi)谫Y非常成功。我們沒(méi)有短期的資金缺口，因?yàn)槲覀円牒献骰锇?，我們?huì)去爭(zhēng)取增加必要的資金”。
AFRL確認(rèn)之后，反作用發(fā)動(dòng)機(jī)公司看起來(lái)似乎越來(lái)越有信心，因?yàn)?ldquo;它從一個(gè)以研究為中心的公司，轉(zhuǎn)向以生產(chǎn)為中心的公司”。
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