英國國之利器:佩刀空天飛機發動機研發的里程碑

Artwork: Space plane 圖片版權 Reaction Engines LTD
Image caption 佩刀火箭發動機未來具有廣泛的用途,比如製造空天飛機。(藝術想像中的空天飛機圖)

英國工程師研發的佩刀空天飛機發動機技術已經通過了又一關鍵里程碑。未來安裝這種發動機的飛機,從倫敦飛北京只需要2小時。

英國反應發動機有限公司(Reaction Engines Ltd)研發的這款發動機具有革命性意義,它研製的這款協同吸氣式火箭發動機的英文首字母縮寫即為佩刀(Sabre)。

為什麼這個項目會受到英美航空航天大公司的贊助?為何各國高度關注佩刀發動機的應用?

空天飛機發動機

空天飛機全稱航空航天飛機,是一種航空與航天結合的、可重覆使用的飛行器,能夠像飛機一樣在跑道上水平起飛,以高超音速飛出大氣層成為航天工具,也能像飛機一樣在跑道上水平降落。

製造這種飛機的關鍵在於其預冷卻發動機的研發。佩刀空天飛機發動機的研製目的是駕駛空天飛機迅速飛入太空軌道,並可在短短幾個小時內將客機帶到世界各地。

在低速度和低空飛行時,空天飛機就像一架噴氣飛機,從大氣中吸取氣流,燃燒著它的燃料。

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Image caption 佩刀發動機的一張結構示意圖。

在高速和高空飛行時,它將切換到火箭模式,將燃料與其攜帶的少量氧氣結合起來。

一架空天飛機可以直接進入太空軌道,無須像火箭現在這樣在上升的過程中扔掉一兩節。

革命性技術

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Image caption 預冷卻發動機用於軍用飛機的一張藝術圖。

佩刀火箭發動機的需要能處理超高溫的氣流與迅速冷卻等技術問題。它在美國科羅拉多州航空航天中心的最新測試顯示出超出3.3倍多音速的飛行發動機能力。

它在不到20分之一秒的時間裏成功地對高達420度的氣體流進行了淬火試驗。

英國反應發動機有限公司相信,佩刀的 "預冷卻器" 技術現在可以在模擬飛行速度超過5倍音速 (或5馬赫) 的條件下繼續表現出同樣的性能。

商業應用

反應發動機有限公司首席執行官馬克·托馬斯告訴英國廣播公司記者表示,已經有非常高質量的數據支持,顯示其預冷卻發動機的性能。

他表示,有關技術具有廣泛的應用領域,不僅僅是高速飛行領域,而是在整個航空航天領域,以及更多的商業領域,只要遇到重大的熱處理問題的挑戰,它都能夠提供超輕、小型和高性能的解決方案。

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Image caption 佩刀發動機使用氦液流過預冷管將熱量帶走。

近期,佩刀發動機驗證機的核心機已經成功通過了英國政府邀請作為技術審計方的歐洲航天局的初步設計評審。它後續將在2020年完成核心機的製造和試驗。

位於英國牛津郡的這家公司的佩刀研發項目獲得了英國宇航系統公司,羅爾斯·羅伊斯(勞斯萊斯)公司和美國波音公司的支持。

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