Скайлон («Skylon») —проект компании Reaction Engines Limited, согласно которому в будущем может быть создан беспилотный космолёт многоразового использования.
В марте 2019 г. компания Reaction Engines защитила эскизный проект относительно компактного гибридного гиперзвукового ракетного двигателя SABRE. Согласно сообщению Европейского космического агентства. Благодаря защите проекта Reaction Engines сможет приступить к сборке и испытаниям отдельных узлов SABRE. В частности, демонстратор газогенератора силовой установки, работающий на атмосферном воздухе и жидком водороде, будет проходить испытания в строящемся исследовательском центре в британском Бакингемшире. Компания Reaction Engines получила на разработку двигателя более 100 миллионов фунтов стерлингов.
Скайлон («Skylon») это Ключ холодного воздуха к одноступенчатому орбитальному аппарату.
Инновационный охладитель (pre-cooler) обещает дополнить жидкий кислород, а также может быть адаптирован для повышения экономии топлива реактивного двигателя.
Амбициозная технология воздушного охлаждения, которая, по мнению Оксфордширских реактивных двигателей, сделает возможной одноступенчатую орбиту космических самолетов и гиперзвуковых самолетов.
Конструкторы: Alan Bond и Richard Varvill, считают, что их концепция взлетно-посадочной полосы многоразового космического самолета, предназначена для вывода 12тонн на орбиту, 10тонн на Международную космическую станцию и целых 6тонн на более высокие геостационарные орбиты.
Скайлон опирается на концепцию гибридного двигателя Reaction - SABRE, который работает на сжиженном кислороде и водороде в космосе, в атмосферном режиме, он должен развивать скорость 5,5 маха, после чего он переключается в режим ракеты, чтобы достичь орбитальной скорости около 25 маха.
Главное же, в SABRE — это воздушный предварительный охладитель, предназначенный для охлаждения всасываемого воздуха примерно от 1000° C (1800 ° F) до -150° C, чтобы его можно было сжать и впрыснуть непосредственно в камеру сгорания ракеты.
Реализовав это, Скайлон избежал бы необходимости перевозить жидкий кислород пока летел бы в атмосферном режиме, надеясь достичь одноступенчатой производительности на орбите и упростить операции сокращения текущих расходов до 10 миллионов долларов за полет.
Предварительный охладитель состоит из намотанных матриц, из трубок (сплав Inсonel 718) диаметром всего 1 мм, но способных выдерживать большой температурный градиент на своих очень тонких стенках и внутреннее давление 200 бар (2898 фунтов/дюйм2) без разрушения. «Мы уверены, что трубы и паяные соединения выдержат в этой экстремальной среде и что любые утечки будут находиться в допустимых пределах на случай непредвиденных обстоятельств», - сказал Варвилл.
Эксперименты включают в себя установку предварительного охладителя перед реактивным двигателем Rolls-Royce Viper для обеспечения необходимого потока воздуха. Охлаждающие свойства этой секции могут быть затем измерены и доказаны – хотя в качестве теплоотвода используется жидкий азот, а не жидкий водород, который будет использоваться в полномасштабном двигателе SABRE.
Самое главное, что эти эксперименты станут доказательством самой секретной инновации фирмы: системы контроля обледенения, которая, как мы надеемся, сохранит воздушные зазоры между каждой из трубок свободными от инея. Для очень тонких трубок, лежащих в основе технологии теплообменников, пришлось разработать совершенно новые процедуры производства и проверки качества. Например, новая машина должна была быть спроектирована с использованием измерения вихревых токов, чтобы обнаружить дефекты в толстых стенках 40-миллиметровой трубки матрицы Inсonel.
Кроме того, была разработана дополнительная процедура травления, которая еще больше утончает стенки до толщины ненамного выше 20 мкм, в то время как были разработаны новые методы пайки, чтобы прикрепить эту ванну к охладителю.
Предварительный охладитель также будет представлять собой вариант концепции SABRE, называемой «Scimitar», которая предназначена для работы в атмосфере и станет мощью будущего гиперзвукового воздушного транспорта.
Технология реакционных сопел и инжекторов также является ключевым элементом концепции гиперзвукового воздушного транспорта, способствующей сокращению выбросов оксидов азота.
Что касается более прозаических применений, то Reaction также видит, что конструкция предварительного охладителя используется для теплообменников в обычных газовых турбинах - инновация, которую Var-vill, избегая преуменьшения, ожидает, что она может сократить удельный расход топлива до 15%. «Успешная демонстрация технологии предварительного охлаждения реактивных двигателей ознаменует начало новой эры в аэрокосмических двигательных системах - сродни внедрению реактивного двигателя.» Однако для того, чтобы такое устройство было экономически целесообразным для применения в конвективных реактивных двигателях, Reaction понимает, что стоимость изготовления каждой трубки Inсonel должна быть резко снижена; полноразмерная версия предварительного охладителя использует около 2000 км этой трубки.
Скайлон создал огромный спрос на инновационные конструкционные материалы.
Технология двигателей может быть ключом к созданию космического самолета «Skylon», но при этом его планер также имеет решающее значение и, возможно, столь же амбициозен.
Конструкция длиной 87 м с размахом крыла 25 м требует наличия несущих конструкций фюзеляжа и крыла из армированного углеродным волокном пластика с внешней оболочкой из армированной волокном керамики, которая несет только аэродинамические нагрузки давления, передаваемые на конструкцию фюзеляжа через гибкие точки подвески.
Обшивка толщиной 0,5 мм и гофрированная по жесткости, она свободно перемещается при тепловом расширении, особенно на последних стадиях аэродинамического подъема и повторного входа в него. Революционные материалы и конструкции включают армированную карбидом кремния стеклокерамику и усиленные карбидом кремния титановые стойки.
Ведущие конструкторы реактивных двигателей, Alan Bond и Richard Varvill, с гордостью отмечают, что их дизайн «Скайлона», в настоящее время создал свою новую Аэро-термодинамику и испытан с использованием вычислительной гидродинамики немецким космическим агентством DLR. Моделирование, доказало, что корабль может вернуться, хотя ему может потребоваться активное охлаждение вдоль более горячих частей его угловой конструкции.
Форма «Скайлона» настолько отличается от его предшественников-космического челнока НАСА и советского «Бурана», – что Alan Bond в своих исследования продвинулся так далеко, что повторные исследования в DLR показали, что можно смело переписывать старые учебники по гиперзвуковой аэродинамике.