英国云霄塔空天飞机 或将受私人投资(图)

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英国云霄塔空天飞机 或将受私人投资(图)

云霄塔空天飞机将像普通飞机那样从常规跑道上滑行起飞


英国云霄塔空天飞机 或将受私人投资(图)

云霄塔空天飞机图解


英国云霄塔空天飞机 或将受私人投资(图)

夏季,Sabre发动机预冷却技术将面临全面的检验


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云霄塔空天飞机在太空飞行的效果图


英国云霄塔空天飞机 或将受私人投资(图)

云霄塔空天飞机的各个方向示意图


英国的最新空天飞机概念设计“云霄塔”(Skylon),日前通过了重要的技术审查关。计划中的这种革命性空天飞行器将像火箭那样执行空间飞行任务,但是却可以像普通飞机那样,利用常规跑道进行滑跑起飞和降落。


欧洲空间局的推进系统专家审查了这一概念设计的详细方案,并要求在下一步开发阶段进行地面演示,以便了解其一项关键性技术创新——Sabre型引擎的性能。


这种新型引擎采用了全新的设计理念,在飞行初期它将和普通的航空发动机一样,从空气中吸入氧气支持燃烧驱动,而当飞行器爬高升入太空后则能自动切换至火箭那样的推进模式。


正是其采用的这种单级入轨,以及可重复使用的设计,使这种空天飞机的前景被普遍看好,预计它将能大大降低航天活动的成本,如大大节省火箭推进燃料的消耗。


成熟的理念


英国航天局(UKSA)此次提请欧洲空间局组织专家对这种空天飞机设计进行技术评估,结果显示并没有发现任何明显的设计缺陷。欧空局的马克·福德(Mark Ford)博士表示:“就我们目前所看到的来说,我们尚没有发现任何大的缺陷。”福德博士是欧空局推进工程部门的主管。他在评估报告中写道:“欧空局没有发现任何可能导致引擎项目发展受阻的严重设计缺陷。”


事实上,英国已经秘密在这一项目上进行了30多年的研发。最早是在1980年代,英国宇航公司(BAE)和罗尔斯罗伊斯公司提出了这种极具创新性的设计理念。


但是最初那个被称作“Hotol”的设计是存在技术缺陷的,它最终导致这两家宇航技术公司终止了相关开发工作。


但是当年参与这项工作的工程师们并没有放弃这一计划,他们不断完善着自己的想法和设计,因为他们意识到这种技术在将来对于项目的成功将是非常关键的。现在他们在一家名为“反应工程公司”(REL)的机构继续进行这方面的研究。


这种引擎通过氢氧燃烧来产生推力,但是在低层大气,它则直接从空气中汲取氧气而不消耗自身的液氧储备。


这就意味着这种84米长的空天飞机将能减轻自身燃料携带量,从而提高其发动机的推重比,进而实现一步进入轨道的设计目标,而不是采用传统火箭那样笨重的层级推进。


但是要将进气式和火箭式的发动机设计融合起来,在技术上将面临巨大的挑战。


在超高速飞行状态下,Sabre发动机的进气口吸进来的空气温度将高达1000摄氏度。这些高热气体在被压缩并送入和氢气混合点燃之前需要事先进行冷却。反应工程公司的工程师们对此进行的设计是一种全新的预冷器,称作“热交换器”。


这项技术采用极细的管路分布,将高温空气中的热量在不到1/100秒的时间内冷却至零下130摄氏度。


但这种情况下,空气中的少量水汽会首先凝结,覆盖在超细管路表面,从而阻碍系统的正常运行。


攻坚克难


于是,工程师们又专门针对这一问题开发了解决方案,以确保管路系统能持续工作。欧空局的专家组成员在实验室中观摩了工程师们对这种“秘密技术”的演示,并随后证实了这种技术的有效性。反应工程公司的专家们表示,他们将在今年夏季完成一个标准尺寸样机,并和实际发动机样机进行联合测试。


“我们并非面面俱到,我们只关注于引擎以及设计的结构问题,”马克·福德博士说。“但是就目前我们所查看的情况来说,我们并没有看到什么明显的缺陷。这是一种非常有趣的技术,并且如果它最终被投入使用,那将是非常具有创新性的。”


假如今年夏季的全尺寸样机测试顺利,那么反应工程公司的私人投资者将进一步拨款2.2亿英镑(约合3.5亿美元)来资助他们进行下一阶段的研究工作。


这将包括建造一个全尺寸演示样机,用于在地面上对发动机的整个工作流程进行演示,从空气吸入式推进,到火箭式推进,到两种模式之间的转换。


反应工程公司相关人士表示,目前将一公斤的有效载荷送入地球静止轨道的费用约为1.5万美元,但云霄塔型空天飞机的可重复使用型设计将大大降低这个数字,预计可以达到1000美元以下。


如果这一项目正式进入实际建造,所需的费用将大约为90~120亿美元之间,但是反应工程公司表示他们将自筹资金,而不会依靠政府拨款。


阿兰·邦德(Alan Bond),REL公司总裁表示:“政府没有这方面的预算,而我们也希望这一项目是完完全全的私人投资项目。”


他继续说:“政府可以为我们做的,包括帮助我们进行后勤保障,以及帮助我们在后期妥善处理运营许可,以及涉及相关空间国际法的问题。而政府有关方面也已经表达了在预算投资合理的情况下满足我们这些要求的意愿。”(晨风)



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