Aviationweek網(wǎng)站2015年7月8日刊文指出，英國反作用發(fā)動機公司首次披露了其所發(fā)展的一款航空航天用創(chuàng)新混合動力高超聲速推進系統(tǒng)的核心關鍵技術細節(jié)。
公司設計的“協(xié)同吸氣式火箭發(fā)動機(Synergetic Air-Breathing Rocket Engine ，Sabre)”推動飛行器以吸氣模式從靜止開始直到飛行馬赫5.5，然后以純火箭模式從大氣邊緣飛到地球低軌道。這一概念的一個基本推動力是由數(shù)英里長精細管路組成的復雜熱交換器系統(tǒng)，它使動力系統(tǒng)直接從大氣中吸取氧氣用作燃料。
系統(tǒng)在小于1/100秒內，使所吸入的超過1000℃的空氣冷卻至-150℃，經(jīng)過預冷卻的空氣通過渦輪壓氣機送入火箭燃燒室，在那里它與冷卻用液體氫燃燒。直到現(xiàn)在為止，系統(tǒng)工作時防止預冷器堵塞和結冰的手段仍然是公司嚴守的秘密。
反作用發(fā)動機公司技術總監(jiān)兼首席設計師Richard Varvill說：“這相當令人不解”。這里談到在美國航空航天學會(AIAA)的國際空天和高超聲速會議上演講時，Varvill解釋系統(tǒng)防霜是因為空氣在快速冷卻過程中相對濕度達到飽和而結霜析出。沉淀物“看起來像你在一個寒冷的冬日看到白色羽毛狀霜。不幸的是霜機械強度足夠，如果你什么都不做，霜會彌合管與管間的縫隙，大約3秒鐘就可將陣列管路阻塞”。
Varvill 進一步說明：“太令人吃驚的是，在這種情況下我們使用了防凍液，甲醇。但是，我們?yōu)榍笞钚』栌昧恳韵喈攺碗s的方式來使用甲醇。另外，我們不想所噴入的甲醇留在空氣流中，因為我們實際上在將空氣冷卻到的點處甲醇自身也將凍結”。
要做到這一點，Varvill介紹反作用發(fā)動機公司：“借鑒了化工行業(yè)的一招，我們在最冷點之一注入甲醇，對著氣流方向，我們有效地獲得了流向管陣列的水和甲醇混合物”。Varvill說這可能似乎有悖常理，系統(tǒng)通過捕捉水-甲烷混合物，并重新注入其更上游處而實現(xiàn)防霜。 “我們在管陣列中有多個注入引出點，但總的效果是甲醇和水的混合物，實際上是逆著空氣流方向流向管陣”。
他補充說，理由是在熱交換器管陣列的冷端，冷凝混合物幾乎全是甲醇，當它向前方流動時，甲醇將水拾起。 “在管陣列的入口幾乎全是水，所以與熱端相比，在冷端混合物中含甲醇更多。因為你已經(jīng)在熱端提取出了大部分的水，這樣水就少了，并減少了需要投入預冷器中阻止結冰的甲醇的絕對用量” 。此外，因為液態(tài)水量的減少，所以相對濕度也減小。 “最終的情況是，你以液體形式從氣流中抽出了所有水蒸汽，留下的是低于215K基本干燥的空氣。水蒸汽在這一溫度點上的分壓非常低，可以讓它穿過熱交換器，不會結冰”。
Varvill進一步說明，把這個變成工程實際的艱巨任務是通過專門改裝有噴射和集水系統(tǒng)的風洞進行試驗取得。防霜控制系統(tǒng)測試證明它維持穩(wěn)定工作的空氣溫度-80℃和同時以低壓力損失通過預冷卻器陣列的能力。
反作用發(fā)動機公司因為申請專利而決定公開防霜控制技術。羅爾斯•羅伊斯公司前任技術和未來項目總工程師，現(xiàn)在作為常務董事執(zhí)掌反作用發(fā)動機公司的馬克•托馬斯說：“要取得專利權就要知道是否涉及到其他公司。在這種情況下，你不能長時間保持商業(yè)秘密，所以聰明的辦法最好是得到正式和法律上的保護。”托馬斯說反應作用發(fā)動機公司已接近“獲得批準。”
公司正在開發(fā)主要用于“云霄塔”單級入軌空天飛機用的Sabre發(fā)動機。但在潛在的飛機和兩級發(fā)射運載工具應用上，對此推進系統(tǒng)和其預冷卻器技術表現(xiàn)出廣泛興趣。
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