Skylon es una serie de diseños conceptuales para un avión espacial reutilizable de una sola etapa a órbita de la compañía británica Reaction Engines Limited (Reaction), que utiliza SABRE , un sistema de propulsión de cohetes de ciclo combinado que respira aire . El diseño del vehículo es para una aeronave de hidrógeno que despegaría de una pista especialmente diseñada y aceleraría a Mach 5,4 a 26 kilómetros (85.000 pies) de altitud (en comparación con los 9 a 13 kilómetros o 30.000 a 40.000 pies de un avión de pasajeros típico) usando el oxígeno de la atmósfera antes de encender los motores para utilizar el oxígeno líquido interno (LOX) para ponerlo en órbita. [1] Podría transportar 17 toneladas (37.000 libras) de carga a una órbita terrestre baja ecuatorial (LEO); hasta 11 toneladas (24,000 libras) a la Estación Espacial Internacional , casi un 45% más de la capacidad de la Agencia Espacial Europea 's Automated Transfer Vehicle ; [2] o 7.3 toneladas (16,000 lb) a la Órbita de Transferencia Geosincrónica (GTO), más del 24% más que el vehículo de lanzamiento SpaceX Falcon 9 en modo reutilizable (a partir de 2018 [3] [4] ). El vehículo relativamente ligero volvería a entrar en la atmósfera y aterrizaría en una pista, estando protegido de las condiciones de reingreso por una piel compuesta de cerámica . Cuando esté en tierra, se someterá a la inspección y el mantenimiento necesario, con un tiempo de respuesta de aproximadamente dos días, y podrá completar al menos 200 vuelos orbitales por vehículo.[actualizar]
Skylon | |
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Concepto artístico de un Skylon llegando a la órbita. | |
Papel | Avión espacial reutilizable |
origen nacional | Reino Unido |
Diseñador | Motores de reacción limitados |
Estado | En desarrollo |
Desarrollado por | Proyecto HOTOL (despegue y aterrizaje horizontal) |
A medida que avanzó el trabajo en el proyecto, se ha publicado información sobre varias versiones de diseño, incluidas A4, [5] C1, [6] C2, [7] y D1. [8] Las pruebas de las tecnologías clave se completaron con éxito en noviembre de 2012, lo que permitió que el diseño de Skylon avanzara desde su fase de investigación a una fase de desarrollo. [9] [10] A partir de 2021 [actualizar], se completaron los trabajos preliminares para una instalación de prueba de motores en Westcott y los planes actuales son que la planta se complete y las primeras pruebas de motores en tierra comiencen en 2021, y los motores SABRE podrían ser realizar vuelos de prueba sin tripulación en un "banco de pruebas hipersónico" (HTB) para 2025. [11]
En estudios en papel, se espera que el costo por kilogramo de carga útil transportada a LEO de esta manera se reduzca de las actuales £ 1,108 / kg (a diciembre de 2015 [actualizar]), [12] incluida la investigación y el desarrollo , a alrededor de £ 650 / kg, y se espera que los costos disminuyan mucho más con el tiempo después de que se hayan amortizado los gastos iniciales . [13] En 2004, el desarrollador estimó que el costo de vida total del programa Skylon C1 era de aproximadamente $ 12 mil millones. [13] A partir de 2017 [actualizar], solo se había obtenido una pequeña parte de los fondos necesarios para desarrollar y construir Skylon. Durante las primeras dos décadas, el trabajo fue financiado con fondos privados, con financiamiento público a partir de 2009 a través de un contrato con la Agencia Espacial Europea (ESA). El gobierno británico prometió £ 60 millones para el proyecto el 16 de julio de 2013 para permitir la construcción de un prototipo del motor SABRE; [14] contratos para esta financiación se firmaron en 2015.
Programa de investigación y desarrollo
Antecedentes y trabajo inicial
Skylon tiene sus orígenes dentro de un programa de desarrollo espacial anterior para un avión espacial de una sola etapa a la órbita , conocido como HOTOL . [15] En 1982, cuando varias empresas británicas comenzaron a trabajar en el HOTOL, hubo un gran interés internacional por desarrollar y producir sistemas de lanzamiento reutilizables viables , quizás el más destacado de ellos es el transbordador espacial operado por la NASA . Junto con British Aerospace y Rolls-Royce , surgió un diseño prometedor al que el gobierno británico contribuyó con £ 2 millones para su refinamiento; El ingeniero británico Alan Bond se encontraba entre los ingenieros que trabajaron en HOTOL. [16] Sin embargo, durante 1988, el gobierno británico decidió retirar más fondos del programa, lo que resultó en la terminación del trabajo de desarrollo. La publicación aeroespacial Flight International observó que HOTOL y otros programas de aviones espaciales competidores eran "demasiado ambiciosos" y que el desarrollo de tales sistemas de lanzamiento implicaría más investigación y un progreso más lento de lo previsto anteriormente. [17]
Tras el revés de la cancelación de HOTOL, en 1989 Alan Bond, junto con John Scott-Scott y Richard Varvill decidieron establecer su propia empresa, Reaction Engines Limited , [18] para perseguir el desarrollo de un avión espacial viable y tecnología asociada utilizando financiación privada. [15] En 1993, Reaction reveló públicamente su propuesta de avión espacial, [19] que llamó Skylon en honor a la estructura Skylon que había inspirado a Alan Bond en la exhibición del Festival de Gran Bretaña . Skylon fue un rediseño de hoja limpia basado en las lecciones aprendidas durante el desarrollo de HOTOL, el nuevo concepto utilizó nuevamente el sistema de propulsión de modo dual, utilizando motores que podían quemar hidrógeno con el aire externo durante el vuelo atmosférico. Al principio, la compañía promovió Skylon a la ESA para su iniciativa Future European Space Transportation Investigations Program (FESTIP), además de buscar inversiones gubernamentales o comerciales para financiar el desarrollo del vehículo. Reaction también ha buscado establecer vínculos con otras empresas con el objetivo de producir un consorcio internacional de empresas interesadas para participar en el programa Skylon. [20]
Resumen del proyecto
El diseño de Skylon presenta varias diferencias claras en comparación con el programa HOTOL anterior. [21] Mientras que HOTOL se habría lanzado desde un trineo de cohetes como medida de ahorro de peso, Skylon se equipará con un tren de aterrizaje retráctil convencional . Se espera que el diseño revisado del motor, que utiliza el motor SABRE, ofrezca un rendimiento superior al de su predecesor. [21] El motor montado en la parte trasera de HOTOL significaba que el vehículo poseía una estabilidad en vuelo intrínsecamente pobre; Los primeros intentos de resolver este problema terminaron sacrificando gran parte del potencial de carga útil de HOTOL, lo que a su vez contribuyó al fracaso del proyecto en general. La solución de Skylon al problema fue colocar sus motores en el extremo de sus alas, lo que los ubicaba más adelante y mucho más cerca del centro de masa longitudinal del vehículo , resolviendo así el problema de inestabilidad. [22]
En última instancia, Reaction tiene la intención de operar como una empresa comercial con fines de lucro que, una vez finalizado el desarrollo, fabricará vehículos Skylon para múltiples clientes internacionales que operarán sus flotas directamente, mientras cuentan con el apoyo de Reaction. [16] Skylon ha sido diseñado con el objetivo de lograr no menos de 200 vuelos por vehículo. [23] Según la compañía, su plan de negocios es vender vehículos por $ 1 mil millones cada uno, para lo cual ha pronosticado un mercado para al menos 30 Skylons, mientras que se prevé que los operadores incurran en costos recurrentes de solo $ 10 millones por vuelo. [16] Si bien la Reacción tiene la intención de fabricar algunos componentes directamente, como el preenfriador del motor, otras empresas asociadas han diseñado otros componentes y se espera que un consorcio de varias empresas aeroespaciales se encargue de la producción completa de Skylon. [24]
En servicio, Skylon podría reducir potencialmente el costo de lanzamiento de satélites que, según la evidencia presentada al parlamento del Reino Unido por Reaction, se pronostica en alrededor de £ 650 / kg; en 2011, se estimó que el costo promedio de lanzamiento utilizando métodos convencionales era de aproximadamente £ 15,000 / kg. [25] Entre otras operaciones prospectivas, Skylon sería capaz de transportar cargas útiles de hasta 10 toneladas a la Estación Espacial Internacional . [16] Reaction también ha completado estudios internos sobre el uso de Skylon como plataforma de lanzamiento para una red de satélites de energía solar basados en el espacio , que históricamente han sido inviables debido a los altos costos de lanzamiento. [23] De acuerdo con la publicación de negocios Management Today , Skylon ha sido discutido como un posible sustituto de la NASA 's programa del transbordador espacial . [26]
Fondos
En junio de 2011, Reaction estimó que, en última instancia, se necesitarían $ 12 mil millones para lograr una configuración operativa, que luego se estimó que se lograría alrededor de 2020, dependiendo de la financiación. La obtención de financiación adicional para el programa Skylon del gobierno británico ha sido a menudo difícil. [27] Durante 2000, Reaction emitió una solicitud de financiación finalmente infructuosa del gobierno británico; según el gobierno, la propuesta de Reaction había implicado una oferta de un retorno potencialmente grande de su inversión. [28] Sin embargo, varios funcionarios han surgido como proponentes y han abogado por el respaldo oficial del programa Skylon. Hablando en 2009, el ex Ministro de Ciencia e Innovación del Reino Unido, Lord Drayson , declaró sobre Reaction: "Este es un ejemplo de una empresa británica que desarrolla una tecnología de vanguardia mundial con emocionantes consecuencias para el futuro del espacio". [25]
Durante febrero de 2009, tras una serie de extensas discusiones con el Centro Espacial Nacional Británico (que más tarde se convirtió en la Agencia Espacial del Reino Unido ), se anunció que se había establecido un importante acuerdo de financiación entre el Centro Espacial Nacional Británico, la ESA y Reaction. la comisión de € 1 millón ($ 1,28 millones) con el propósito de producir un motor de demostración para el programa Skylon para el año 2011. [29] [30] [31] la iniciativa, conocida como la demostración de tecnología del programa , estaba programado para una duración aproximada de 2,5 años, durante el cual la ESA puso a disposición más financiación en forma de 1 millón de euros. [32] El acuerdo de 2009 permitió a Reaction involucrar a varias empresas externas, incluida Astrium , propiedad de EADS , la Universidad de Bristol y el Centro Aeroespacial Alemán (DLR), en el trabajo de desarrollo posterior. [29] Como consecuencia de la promulgación del Programa de demostración de tecnología, Reaction pudo pasar de un Nivel de preparación tecnológica (TRL) de 2/3 a 4/5 en cuestión de meses. [33]
Para 2012, según la Agencia Espacial del Reino Unido, aún no se han obtenido los fondos necesarios para desarrollar y construir toda la nave; como tal, el trabajo de investigación y desarrollo en ese momento se centró principalmente en los motores solamente, que fue apoyado por una subvención de la ESA de 1 millón de euros. [34] En enero de 2011, Reaction presentó una propuesta al gobierno británico solicitando financiación adicional para el proyecto Skylon. [25] El 13 de abril de 2011, Reaction anunció que el diseño del Skylon había pasado varias revisiones independientes rigurosas. El 24 de mayo de 2011, la ESA declaró públicamente que el diseño era factible, al no haber encontrado "impedimentos o elementos críticos" presentes en la propuesta. [35] [36] Hablando sobre el tema de Skylon en 2011, David Willetts , el Ministro de Estado para Universidades y Ciencia del Reino Unido , declaró:
La Agencia Espacial Europea está financiando trabajos de prueba de concepto para Skylon con contribuciones del Reino Unido. Este trabajo se centra en demostrar la viabilidad de la avanzada tecnología británica de motores que respaldaría el proyecto. El trabajo inicial se completará a mediados de 2011 y si la prueba tiene éxito, trabajaremos con la industria para considerar los próximos pasos. [25]
En junio de 2013, George Osborne , entonces ministro de Hacienda , declaró que el gobierno británico aportaría 60 millones de libras esterlinas para un mayor desarrollo del motor SABRE. [37] La subvención dependía de que Reaction tuviera un socio industrial. La primera subvención de 50 millones de libras esterlinas fue aprobada por la Comisión Europea en agosto de 2015 [38].
En octubre de 2015, el conglomerado de defensa británico BAE Systems celebró un acuerdo con Reaction Engines, en virtud del cual invertiría £ 20,6 millones en Reaction para adquirir el 20% de su capital social, así como para brindar asistencia en el desarrollo del motor SABRE. [39] [40]
En julio de 2016, la ESA aprobó la segunda subvención de 10 millones de libras esterlinas. [41]
El 25 de septiembre de 2017 se anunció que la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa de EE. UU. (DARPA) había adjudicado un contrato a Reaction Engines por una cantidad no revelada para realizar pruebas de flujo de aire a alta temperatura en un sitio de Colorado, Estados Unidos de un preenfriador de Reaction Engines llamado HTX. . Está previsto que los trabajos de prueba comiencen en 2018. [42]
En abril de 2018, Reaction Engines anunció que Boeing y Rolls-Royce se unirían a BAE Systems como inversores en el desarrollo del motor SABRE. Se proporcionará un total de $ 37,5 millones de nuevos fondos, incluidas las contribuciones de Baillie Gifford Asset Management y Woodford Investment Management. [43]
Desarrollo
En 2000, la empresa completó el trabajo con la Universidad de Bristol para probar el preenfriador. [23]
De 2007 a 2009, Reaction trabajó con la Universidad de Bristol y Airborne Engineering en el Proyecto STERN (Boquilla de cohete de expansión / deflexión de prueba estática), que probó el sistema de encendido del motor de Reaction, un motor de cohete de hidrógeno que respira aire diseñado por Reaction, e investigó la estabilidad del flujo y el comportamiento de con el diseño de la boquilla de deflexión de expansión del Dr. Neil Taylor a través de múltiples disparos de prueba de Airborne Engineering. Una boquilla de deflexión de expansión es capaz de compensar la presión ambiental cambiante encontrada mientras gana altitud durante el vuelo atmosférico, generando así un mayor empuje y, por lo tanto, eficiencia. [44] [23]
El trabajo en STERN continuó en el proyecto STRICT (Cohete de prueba estático con cámara de empuje refrigerada), que investigó la estabilidad del flujo de escape del motor y la disipación del calor generado en las paredes del motor. [23] Posteriormente, Reaction declaró que los resultados y diseños de los proyectos STRICT y STERN habían sido "un gran éxito". [45]
Las pruebas estáticas del preenfriador del motor comenzaron en junio de 2011, lo que marcó el inicio de la Fase 3 en el programa de desarrollo de Skylon, [25] [46] [47] En abril de 2012, Reaction anunció que la primera serie del programa de prueba del preenfriador se había realizado con éxito. terminado. [48] El 10 de julio de 2012, Reaction anunció que la segunda de las tres series de pruebas se había completado con éxito, y la serie final de pruebas comenzaría el mes siguiente después de que las instalaciones de prueba se hubieran actualizado para permitir pruebas de −150 ° C ( −238 ° F) temperaturas. [49] [50] La división de propulsión de la ESA auditó las pruebas del preenfriador a mediados de 2012 y encontró resultados satisfactorios. [9] [51]
El 9 de mayo de 2011, Reaction declaró que un prototipo de preproducción del Skylon podría estar volando en 2016, y la ruta propuesta sería un vuelo suborbital entre el Centro Espacial de Guayana cerca de Kourou en la Guayana Francesa y el Campo de Pruebas Aeroespacial del Norte de Europa , ubicado en el norte Suecia. [52] Se esperan pedidos anticipados en el período 2011-2013, coincidiendo con la formación del consorcio de fabricación. [25] El 8 de diciembre de 2011, Alan Bond declaró que Skylon entraría en servicio entre 2021 y 2022 en lugar de 2020, como se había previsto anteriormente. [53] El 13 de julio de 2012, el director general de la ESA, Jean-Jacques Dordain , declaró públicamente que la ESA mantendría una serie de conversaciones con Reaction con el objetivo de desarrollar un mayor "entendimiento técnico". [54]
En noviembre de 2012, Reaction anunció que comenzaría a trabajar en un proyecto de tres años y medio para desarrollar y construir una plataforma de prueba del motor SABRE para demostrar su desempeño en los modos de respiración de aire y cohete. [9]
Tecnología y diseño
Descripción general
El Skylon es un vehículo de una sola etapa a órbita (SSTO) completamente reutilizable , capaz de alcanzar la órbita sin necesidad de una etapa , que está destinado a ser utilizado principalmente como un sistema de lanzamiento reutilizable . [55] Los defensores del enfoque SSTO a menudo han afirmado que la puesta en escena implica una serie de complicaciones y problemas inherentes debido a la complejidad, como ser difícil o normalmente imposible recuperar y reutilizar la mayoría de los elementos, por lo que inevitablemente incurrir en grandes gastos para producir vehículos de lanzamiento completamente nuevos. en lugar de; por lo tanto, creen que los diseños de SSTO prometen reducir el alto costo de los vuelos espaciales. [55] Desde el punto de vista operativo, se prevé que el Skylon sin tripulación despegue de una pista especialmente reforzada , gane altitud de forma similar a un avión convencional y realice un ascenso a velocidades muy altas, cinco veces superiores a la velocidad de un avión. sonido (6.100 km / ho 3.800 mph), para alcanzar una altitud máxima de aproximadamente 28 kilómetros (92.000 pies), en el borde de la órbita terrestre baja (LEO), donde las cargas útiles normalmente se lanzarían antes de la reentrada del vehículo en la atmósfera , sobre la cual realizará un descenso relativamente suave antes de realizar un aterrizaje tradicional en una pista. [36] [1]
El diseño del Skylon D1 cuenta con una gran bahía de carga útil cilíndrica , de 13 m (42 pies 8 pulgadas) de largo y 4,8 m (15 pies 9 pulgadas) de diámetro. [56] Está diseñado para ser comparable con las dimensiones actuales de carga útil, y capaz de soportar la contenedorización de cargas útiles que Reaction Engines prevé producir en el futuro. A una órbita ecuatorial , Skylon podría entregar 15 t (33,000 lb) a una altitud de 300 km (190 mi) o 11 t (24,000 lb) a una altitud de 600 km (370 mi). [57] Utilizando contenedores de carga útil intercambiables, Skylon podría instalarse para llevar satélites o carga fluida a la órbita, o, en un módulo de habitación especializado, siendo este último capaz de albergar un máximo de 30 astronautas durante un solo lanzamiento. [58] [59] Richard Varvill, director técnico de Reaction, declaró sobre el mercado de Reaction: "estamos compitiendo con cohetes prescindibles, una máquina que solo se usa una vez". [36]
Debido a que el motor SABRE utiliza la atmósfera como masa de reacción a baja altitud, tendrá un impulso específico alto (alrededor de 4,100 a 9,200 segundos (40,000 a 90,000 N-s / kg) para SABRE 4, [60] o 3,600 segundos (35,000 N -S / kg) para SABRE 3, [61] ) y quema alrededor de una quinta parte del propulsor que habría requerido un cohete convencional. [62] Por lo tanto, Skylon podría despegar con mucho menos propulsor total que los sistemas convencionales. [62] La reducción de peso posibilitada por la menor cantidad de propulsor necesario significó que el vehículo no requeriría tanta elevación o empuje , lo que a su vez permite el uso de motores más pequeños y permite el uso de una configuración de ala convencional . [62] Mientras se vuela dentro de la atmósfera, el uso de alas para contrarrestar el arrastre de la gravedad es más eficiente en combustible que simplemente expulsar el propulsor (como en un cohete), que nuevamente sirve para reducir la cantidad total de propulsor necesaria. [62] La fracción de carga útil sería significativamente mayor que la de los cohetes normales y el vehículo debería ser completamente reutilizable, capaz de realizar más de 200 lanzamientos. [63]
Motores SABRE
Una de las características más importantes del diseño del Skylon es su planta motriz, conocida como motor cohete de respiración de aire sinérgico (SABRE). [64] El diseño del motor SABRE se ha basado en gran medida en los motores experimentales STRICT / STERN, compartiendo muchas características como el propulsor y la adopción de la boquilla de deflexión de expansión probada, además de aprovechar el campo más amplio de motores de ciclo de aire líquido. (CORDÓN). [23] [36] [21] Los motores están diseñados para funcionar como un motor a reacción convencional a alrededor de Mach 5,5 (6.737,7 km / h; 4.186,6 mph), [62] 26 kilómetros (85.302 pies) de altitud, más allá de los cuales el aire La entrada se cierra y el motor funciona como un cohete de alta eficiencia a la velocidad orbital . [62] El motor SABER propuesto no es un scramjet , pero un motor a reacción en marcha ciclos combinados de un motor a reacción enfriada previamente , motor de cohete y estatorreactor . [13] Originalmente, la tecnología clave para este tipo de motor a reacción preenfriado no existía, ya que requería un intercambiador de calor diez veces más liviano que el estado de la técnica. [45] La investigación realizada desde entonces ha logrado el rendimiento necesario. [21] [65]
El funcionamiento de un motor a reacción que respira aire a velocidades de hasta Mach 5,5 plantea numerosos problemas de ingeniería; varios motores anteriores propuestos por otros diseñadores han funcionado bien como motores a reacción, pero han funcionado mal como cohetes. [62] Este diseño de motor tiene como objetivo ser un buen motor a reacción dentro de la atmósfera, además de ser un excelente motor de cohete en el exterior; sin embargo, el problema convencional que plantea el funcionamiento a Mach 5,5 ha sido que el aire que entra en el motor se calienta rápidamente a medida que se comprime en el motor; debido a ciertos efectos termodinámicos, esto reduce en gran medida el empuje que se puede producir al quemar combustible. [62] [36] Los intentos para evitar estos problemas han resultado típicamente en que el motor sea mucho más pesado ( scramjets / ramjets ) o haya reducido en gran medida el empuje generado (turborreactores / ramjets convencionales); en cualquiera de estos escenarios, el resultado final sería un motor que posee una pobre relación empuje / peso a altas velocidades, lo que a su vez sería demasiado pesado para ayudar mucho a alcanzar la órbita. [62]
El diseño del motor SABRE tiene como objetivo evitar el problema histórico de peso-rendimiento mediante el uso de parte del combustible de hidrógeno líquido para enfriar el helio dentro de un preenfriador de ciclo cerrado , que reduce rápidamente la temperatura del aire en la entrada. [62] A continuación, el aire se utiliza para la combustión de manera similar a un motor a reacción convencional. Una vez que el helio ha salido del preenfriador, los productos del precalentador lo calientan más, lo que le proporciona suficiente energía para impulsar la turbina y la bomba de hidrógeno líquido. [62] Como consecuencia de que el aire se enfría a todas las velocidades, el chorro puede construirse con aleaciones ligeras y el peso se reduce aproximadamente a la mitad. [62] Además, se puede quemar más combustible a altas velocidades. Más allá de Mach 5.5, el aire normalmente se volvería inutilizable a pesar del enfriamiento; en consecuencia, la entrada de aire se cierra al alcanzar esta velocidad y, en cambio, el motor se alimenta únicamente a través de oxígeno líquido e hidrógeno a bordo , como en un cohete tradicional. [62] [36]
Fuselaje y estructura
El modelo Skylon D1 propuesto actualmente es un vehículo grande, que posee una longitud de 83,13 metros (272 pies 9 pulgadas) y un diámetro de 6,30 metros (20 pies 8 pulgadas). [66] Se espera que el fuselaje del Skylon sea un marco espacial de titanio reforzado con carburo de silicio ; [67] una estructura ligera y resistente que soporta el peso de los tanques de combustible de aluminio y a la que se adhiere la piel de cerámica . [22] Múltiples capas de aislamiento térmico de lámina de titanio están intercaladas entre la piel y el marco [68] [36] para proteger el interior de Skylon del calor del vuelo hipersónico y del intenso calor de la reentrada.
Debido al uso del vehículo de un combustible de baja densidad en forma de hidrógeno líquido , se requiere un gran volumen para contener suficiente energía para alcanzar la órbita. El propulsor está diseñado para mantenerse a baja presión para minimizar el estrés; un vehículo grande y ligero tiene una ventaja durante la reentrada atmosférica en comparación con otros vehículos debido a un bajo coeficiente balístico . [69] Debido al bajo coeficiente balístico, Skylon se ralentizaría en altitudes más altas donde el aire es más delgado; como consecuencia, el revestimiento del vehículo alcanzaría solo los 830 ° C (1,520 ° F). [70] [71] En contraste, el transbordador espacial más pequeño se calentó a 1.730 ° C (3.140 ° F) en su borde de ataque , y por lo tanto empleó un sistema de protección térmica de sílice extremadamente resistente al calor pero frágil . El diseño de Skylon no requiere tal enfoque, sino que opta por usar una piel de cerámica reforzada mucho más delgada pero duradera; [13] sin embargo, debido al flujo turbulento alrededor de las alas durante el reingreso, algunas secciones del vehículo deberán estar provistas de sistemas de enfriamiento activo. [36] [68]
El Skylon deberá poseer un tren de aterrizaje retráctil , equipado con neumáticos de alta presión y frenos refrigerados por agua; si surgiera alguna dificultad justo antes de un despegue, se aplicarían los frenos para detener el vehículo y el agua se evaporaría para disipar el calor. [72] Durante un aterrizaje normal, el vehículo vacío sería mucho más liviano y, por lo tanto, no se necesitaría agua, [72] por lo que en un despegue exitoso, los 1.410 kilogramos (3.110 lb) de agua [73] serían desechado . Cuando se introdujo esta característica en el modelo C1 del diseño, el peso de los frenos se redujo de alrededor de 3.000 a 415 kilogramos (6.600 a 915 libras). [6]
Instalaciones de apoyo
Se requerirá una pista especial para el lanzamiento: necesita ser reforzada para tolerar la alta carga equivalente de una sola rueda; [74] requerido por el peso de despegue de 325 toneladas del Skylon; deberá tener secciones resistentes al calor [ cita requerida ] al inicio de la carrera de despegue y en la zona de rotación ; [75] y tendrá que tener 5,9 kilómetros (3,7 millas) de largo [75] para permitir que el Skylon acelere a su velocidad de rotación de 155 metros por segundo (300 nudos), [76] y aún así tener 1.500 metros (4.900 pies) para abortar el lanzamiento y frenar hasta detenerse si es necesario. El Skylon podría aterrizar en una pista civil de código F de 3,2 kilómetros (2,0 millas). [75]
Cuando esté en tierra, se someterá a la inspección y el mantenimiento necesario, con un tiempo de respuesta de aproximadamente dos días, y podrá completar al menos 200 vuelos orbitales por vehículo. [23] [77]
Especificaciones (Skylon D1)
Los datos de la Manual de Usuario Skylon [8]
Características generales
- Tripulación: Zero
- El módulo de personal / logística de Skylon (SPLM) propuesto tiene previsto un capitán. [78]
- Capacidad: 15.000 kg (33.000 lb) de carga
- hasta 24 pasajeros en el SPLM. [79]
- Potencial para hasta 30 pasajeros (en un módulo especial de pasajeros) [59]
- Longitud: 83,133 m (272 pies 9 pulgadas) [80]
- Envergadura: 26,818 m (88 pies 0 pulgadas) [80]
- Altura: 13,5 m (44 pies 3 pulgadas) [80]
- Peso vacío: 53.400 kg (117.727 lb) [60]
- Peso bruto: 325.000 kg (716.502 libras) [60]
- Planta motriz: 2 motores de ciclo de aire líquido SABRE 4 , 2.000 kN (450.000 lbf) de empuje cada uno [60]
- Impulso específico: 4,100–9,200 segundos (40,000–90,000 N-s / kg) respiración de aire [60]
Actuación
- Velocidad máxima: Mach 5,5 respiración de aire [60]
- Techo de servicio: 28.500 m (93.500 pies) con respiración de aire
Ver también
- Reaction Engines A2 , un diseño de reacción para un avión de pasajeros antípoda que utiliza una tecnología de motor similar
- CFASTT-1 , un diseño similar de la Universidad de Strathclyde
- Sistema de lanzamiento reutilizable
Referencias
Citas
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Durante el reingreso, la temperatura se mantiene baja a 1.100 K (800 ° C; 1.500 ° F) controlando dinámicamente la trayectoria a través de la retroalimentación activa de las temperaturas cutáneas medidas. Esto es posible gracias al bajo coeficiente balístico y la capacidad de control de un vehículo elevador con planos delanteros activos.
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enlaces externos
- Motores de reacción limitados
- Mark Hempsell de REL en The Space Show hablando sobre Skylon
- Modelo Skylon de World Tiles
- La ecuación del cohete Liquid Air Cycle Engine (LACE) predice razonablemente bien el rendimiento de Skylon
- Video animación TROY Mars Mission Concept
- Video - SKYLON - Operaciones de Reaction Engines Ltd en Vimeo.