Многоразовый космоплан Skylon

[Okub62]

Пока обсуждать нечего. Запустят, поглядим и повосхищаемся. 
На SR-71 на картинке похож мне показался.

[Крупин]

   На мой профанский взгляд проект просто пропиарили и пролоббировали, отвлёкши внимание красивыми картинками, конструктивными материалами, эстетикой аэродинамических форм и посулами мгновенного перелёта в любую точку земного шара. Всё то же самое, что и с почившим Хотолом, наследником которого Skylon является. Просто разработчикам жаль расставаться с любимой игрушкой в которую вбуханы десятилетия трудов и немалые деньги, вот и ищут лазейки, благо сейчас освободилась экологическая ниша многоразовых челноков. А связями надо полагать разработчики порядком обросли.

  Навряд ли осуществим чудо-юдо универсальный двигатель, работающий хорошо на всех стадиях. По уверениям разработчиков это прямоточник. Но прямоточники не работают ни на старте, где скорость мала, ни на финише, где кончается атмосфера. Выходит кислород воздуха используется лишь в узкой средней зоне? Но тогда зачем огород городить. Усложнение конструкции приведёт к увеличению балластного веса, съедающего всю экономию на жидком кислороде.

  Странно смотрится фраза о том, что достигается глубокое охлаждение до -130 градусов благодаря чему эффективно работает компрессор. Но для чего прямоточнику охлаждение и компрессор, если по теории происходит самоуплотнение набегающим воздухом? Мне кажется это дань традиции. Столько возились над ожижением воздуха с разделением на кислород и азот - не пропадать же трудам. И скорее большая длина самолёта говорит о том, что весь он по сути является гигантской летающей несостоявшейся воздухоразделительной установкой, со всякими теплообменниками, компрессорами и проч.

  Значит ли это, что проект совершенно тупиков? Возможно, что и нет. Некоторое применение может найтись, если пойти до логического конца, доработав его до настоящей летающей станции по производству жидкого кислорода. Но зачем?

  Значительную долю выводимого на орбиту груза составляет вода, или по отдельности жидкие кислород и водород. Но кислород весит в восьмеро тяжелее водорода. Можно запустить Skylon безвозвратно на космическую орбиту и использовать для добычи кислорода из атмосферы. Допустим, нужно доставить на орбиту 9 тонн воды. Но вместо этого завозят пару тонн водорода. Skylon заправляется водородом, ныряет в атмосферу и, израсходовав тонну водорода, привозит 8 тонн кислорода. Получаются те же 9 тонн воды, но для наземных ракет 7 тонн экономии. Наземные ракеты могут вместо воды привезти более технологически ценный груз.

  При таком режиме работы прямоточный двигатель работает в оптимальном режиме. Ожиженный азот, составляющий 4/5 атмосферной смеси используется как охладитель, возвращая назад затраченный на него холод. Не нужны посадочные приспособления, чем резко снижается вес. Конструкцию можно удлиннить и уширить - ей не нужно садиться на аэродром и она может быть максимально хрупкой.

  Ну и фантастическая, а может и не очень перспектива доставки груза на перекладных. С земли космический груз везёт земной самолёт, а затем перекладывает на космический Skylon, который довозит его до места назначения.

[Крупин]

   Статья с критикой многоразовых проектов: http://www.physorg.com/news6341.html (в том числе Skylon)

The following particularly bad example is from Bristol Spaceplanes' Skylon design:

This return to 1930s design concepts makes these recoverable vehicles unacceptably heavy, as we can see by looking at the DC-X. Of all SSTOs, this one was the closest to a traditional rocket. Its fuel tanks were mostly cylindrical, and instead of a heat shield it had a flimsy plastic aeroshell that broke twice and caught on fire once in only a dozen test flights.

Yet the DC-X had a fuel weight fraction of only 52%! This is less that that of the V-2 and absurdly short of the 91-92% projected for the operational Delta Clipper. The DC-X was not a meaningful prototype of a working spaceship, but merely the world's most inefficient VTOL aircraft, scarcely more advanced than the "Flying Bedstead" prototypes of the 1950s.

   Её гугловский перевод:
http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=ru&prev=/search%3Fq%3DSkylon%2Bdiscussion%26hl%3Dru%26newwindow%3D1%26sa%3DG%26prmd%3Divns&rurl=translate.google.ru&sl=en&u=http://www.physorg.com/news6341.html&usg=ALkJrhhjoV65OdFMXjb0828xScH12MPJwQ[/b]

[Крупин]

    В принципе, идея многофункциональности двигателя понятна. Мгновенное глубокое охлаждение воздуха на небольших скоростях заменяет тяжеленный компрессор, вернее позволяет использовать компрессор гораздо меньших габаритов и веса, поскольку он работает почти в области жидкого воздуха, имеющего очень малый объём в сравнении с газообразным. Но за это надо заплатить расходом водорода в идеале - моль на моль.

    Молекула водорода в 16 раз легче кислородной, а в сравнении с  азотной в 14 раз. Так как азота больше, примем, что моль воздуха в 14 раз тяжелее иоля водорода. Но для горения из воздуха используется 1/5 - только кислород. Значит, для глубокого охлаждения моля кислорода надо затратить 5/14 молей водорода, т.е. по весу 1/3. Но это идеал. В реальности гораздо больше - примем 1/2. Значит, применение заморозки позволяет заменить при небольших скоростях, скажем, тонну жидкого кислорода полутонной жидкого водорода. Т.е. выигрыш вдвое.

    На оптимальном прямоточном режиме  на высоких скоростях водород, вероятно, не расходуется - поток по идее сам себя уплотняет. Таким образом, суммарный выигрыш в воздушной среде больше чем двойной. Но ведь сам теплообменник что-то весит!
    Опасность для теплообменника составляет влага. Конденсируясь в лёд, она должна была бы повредить теплообменник (из-за высокой скорости потока). Но конструкторы утверждают, что нашли некое морозоустойчивое решение и эксперты вроде соглашаются.

    Таким образом, выигрыш в расходе топлива в сравнении с чисто ракетным способом, вроде бы есть. Но мне представляется, что он съедается балластными причиндалами - теплообменником, громоздким корпусом и огромными крыльями. Правда корпус и крылья делаются из лёгкого армированного углепластика.

[dims]

Если кто-то хочет открыть тему где-нибудь я могу переместить сообщения о Конкорде и Ту-144 туда.

Я хочу! Так и не понял, кто прав. Интересует техническая сторона.

[armadillo]

Да, просьба отделить Ту и конкорд. Но обсуждают пусть те, у кого нет омерзения от того существа.

[Allexs]

А читать нам мона?

[Evalmer]

Модератор проснулась.

с добрым утром.

[Pova]

    Навряд ли осуществим чудо-юдо универсальный двигатель, работающий хорошо на всех стадиях. По уверениям разработчиков это прямоточник. Но прямоточники не работают ни на старте, где скорость мала, ни на финише, где кончается атмосфера. Выходит кислород воздуха используется лишь в узкой средней зоне? Но тогда зачем огород городить. Усложнение конструкции приведёт к увеличению балластного веса, съедающего всю экономию на жидком кислороде.

  Странно смотрится фраза о том, что достигается глубокое охлаждение до -130 градусов благодаря чему эффективно работает компрессор. Но для чего прямоточнику охлаждение и компрессор, если по теории происходит самоуплотнение набегающим воздухом? Мне кажется это дань традиции. Столько возились над ожижением воздуха с разделением на кислород и азот - не пропадать же трудам. И скорее большая длина самолёта говорит о том, что весь он по сути является гигантской летающей несостоявшейся воздухоразделительной установкой, со всякими теплообменниками, компрессорами и проч.

На мой не менее непрофессиональный взгляд, тут комплекс ошибочных предположений, ибо:
Двигатель Skylon - НЕ ПРЯМОТОЧНЫЙ!!!
Вот картинка с сайта разработчика:

Сжижения НЕ ПРОИСХОДИТ!
Разделения воздуха на компоненты НЕ ПРОИСХОДИТ!
http://www.reactionengines.co.uk/sabre.html

[Крупин]

На мой не менее непрофессиональный взгляд, тут комплекс ошибочных предположений, ибо:
Двигатель Skylon - НЕ ПРЯМОТОЧНЫЙ!!!

Сжижения НЕ ПРОИСХОДИТ!
Разделения воздуха на компоненты НЕ ПРОИСХОДИТ!
http://www.reactionengines.co.uk/sabre.html

   Естественно, двигатель не совсем прямоточный, а многорежимный. Ведь чисто прямоточный двигатель на малых скоростях не работает вовсе - ему нужен массивный компрессор. Здесь есть "хитрость" - массивный компрессор заменён небольшим за счёт глубокого охлаждения (видимо используемого лишь на небольших скоростях). На высоких же скоростях двигатель переходит в оптимальный прямоточный режим.

   А разве я говорил, что сжижение и разделения на компоненты происходит? В том-то и катастрофический дефект идеи, обрекающий её не провал. Ранее в проекте HOTOL планировалось как раз сжижение и разделение. Тогда были бы действительно глобальные преимущества - уменьшение в несколько раз расхода водорода на ожижение, поскольку замороженный азот отдавал назад большую часть холода, и запасение кислорода на заатмосферный этап полёта.

   Но сжижение и разделение почему-то осилить так и не смогли. То ли процесс требует времени, то ли слишком тяжёлой и габаритной установки.

   Моё же предложение заключается как раз в том, чтобы, исключив из конструкции все лишние элементы добить всё таки ожижение, сделав узкоспециализированный аппарат для снабжения космических станций кислородом из верхней атмосферы, что на мой взгляд рентабельней, чем возить его ракетами с земной поверхности.

[Pova]

   Естественно, двигатель не совсем прямоточный, а многорежимный. Ведь чисто прямоточный двигатель на малых скоростях не работает вовсе - ему нужен массивный компрессор. Здесь есть "хитрость" - массивный компрессор заменён небольшим за счёт глубокого охлаждения (видимо используемого лишь на небольших скоростях). На высоких же скоростях двигатель переходит в оптимальный прямоточный режим.

Если я правильно понял, этот двигатель всегда работает как ракетный, никакого прямоточного режима нет и в помине. Просто в камеру сгорания подаётся либо забортный воздух под давлением, либо кислород из бака.

[Крупин]

     Ну если и в области гиперзвука используется глубокое охлаждение жидким водородом, то дела Skylon  совсем уж плохи. Вот хвалебная пиар-статья о "чудо-двигателях" http://www.membrana.ru/particle/3223 .

     Вот ещё обсуждение: http://forums.airbase.ru/2011/03/t66226--skylon-pro-zh-ekt-ot-alana-bonda.3742.html#p1843495

[alfardus]

Если кто-то хочет открыть тему где-нибудь я могу переместить сообщения о Конкорде и Ту-144 туда.

Я хочу! Так и не понял, кто прав. Интересует техническая сторона.

https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,85699.msg1578681.html#new

[dims]

     Ну если и в области гиперзвука используется глубокое охлаждение жидким водородом, то дела Skylon  совсем уж плохи.

А почему? Можно попопулярнее?

[Крупин]

     Ну если и в области гиперзвука используется глубокое охлаждение жидким водородом, то дела Skylon  совсем уж плохи.

А почему? Можно попопулярнее?

   Главной проблемой космических кораблей является очень малый относительный вес выводимого на конечную орбиту продукта к стартовой массе (вспомним про формулу Циолковского). В этих условиях тягать лишний балласт - непозволительная роскошь.
   Одноразовые системы максимально просты, не содержат ничего лишнего и сбрасывают отработанные ступени без сожаления. Многоразовые имеют кучу излишеств (крылья, шасси и проч.) и поэтому явно проигрывают одноразовым системам.
   Skylon из всех челноков наиболее тупиков, потому как совершенно отказывается что-либо сбрасывать. Единственным козырем, на котором он мог бы компенсировать излишний вес и сложность конструкции - выигрыш в весе топлива. Одноразовый корабль берёт как горючее, так и окислитель, а Skylon полагается на атмосферный кислород. Но как видно и здесь карта бита. Последний этап - заатмосферный всё равно требует запаса жидкого кислорода, а "универсальный" двигатель челнока Skylon не имеет преимуществ ни на каком этапе - ни при старте, на малых скоростях, ни на гиперзвуке.
   Так что даже чисто теоретически у Skylon нет никаких шансов. Тем более, что конструкторы слишком оптимистично смотрят через розовые очки на надёжность и безопасность длительной работы на водороде в условиях многорежимности.

   На "Новостях космонавтики" этому челноку все косточки перемыли http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=11170&highlight=skylon , а в статье в "Вокруг света" http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/3906/ , где рассказывается о многих проектах, Skylon даже не упомянут.

[Andrey_Samoilov]

31 мая 2014 г., 05:59 GMT 09:59 MCK - Космолет "Скайлон", судя по всему, будет экономически оправданным. К этому выводу пришли авторы исследования, заказанного Европейским космическим агентством.
Компания S-ELSO, которая в будущем может осуществлять запуски "Скайлона" на орбиту, исследовала различные аспекты этого проекта и даже выясняла, возможны ли запуски "Скайлона" с территории Французской Гвианы, где расположен космодром ЕС.
Как сообщается, результаты исследования оказались положительными по всем статьям.
Идея космолета привлекательна еще и тем, что он предполагает появление производителя, такого же, как "Боинг" или "Эйрбас", который будет продавать "Скайлон" операторам. Эти операторы станут эквивалентом нынешних авиакомпаний.

Авторы исследования также пытались понять, сможет ли "Скайлон" перевозить грузы и аппараты, которые через 20 лет правительственные космические агентства и частные компании захотят вывести на орбиту.
Это, в основном, различные виды телекоммуникационных спутников, крупнейшие из которых достигают веса в восемь тонн.
Расчеты исследователей показали, что "Скайлон" справится с доставкой на орбиту любых спутников и даже крупных солнечных панелей.

Недостаток "Скайлона" в том, что он может подниматься только на высоту в несколько сотен километров, поэтому космолету будет нужен дополнительный модуль, способный вывести спутник на орбитальную высоту в 36 тыс км.

Будущее проекта "Скайлон" зависит от успеха финальной стадии разработки его двигателя. Британское правительство выделило на эти цели 60 млн фунтов, а специалисты Европейского космического агентства считают, что с технической точки зрения серьезных проблем в проекте нет.
Если испытания двигателя будут успешными, летательный аппарат типа "Скайлон" может появиться в уже 20-х годах нашего века.
http://www.bbc.co.uk/russian/science/2014/05/140530_skylon_research.shtml

[anovikov]

Проект этого Skylon многократно обсосан, а уж двигатель тем более. Моё мнение - химера. Просто не существует рынка для его эксплуатации. Слишком дорог для массовых полётов в космос, а для вывода спутников - не нужен. Вот и озвучиваемые цены - практически на уровне SpaceX, чуть ниже. С такими ценами объем рынка - несколько десятков полётов в год, этого не хватит даже чтобы загрузить один экземпляр, и оно никогда не окупится, а снизить цену ещё ниже не получится - слишком сложная машинка...

Но технически всё вполне осуществимо как и большинство других одноступенчато-многоразовых химер, дьявол в кривой спроса - не существует даже теоретически технологии которая обеспечила бы инкрементальную себестоимость оправдывающую ПРОИЗВОДСТВО многоразовых кораблей. Чёрт побери, даже те же Ту-144 и Конкорд, не к ночи будь помянуты, не окупились и не могли - хотя технически прекрасно летали.

Если перелёт на большую дальность основанным на Skylon авиалайнере (то же но без чисто "ракетного" участка траектории - вместо этого берётся большая полезная нагрузка) будет стоить как на "Конкорде" то за счёт намного бОльшего превосходства в скорости и выросшего со времен "Конкорда" социального расслоения - рынок найдётся. Но это примерно, 10000 баксов с носа в один конец (дальность-то поболе чем у "Конкорда" будет) или где-то лимон-два за весь борт. При этой себестоимости орбитальный полёт аналогичного (в основном унифицированного) аппарата стоил бы лимона 3-4. И тогда работа бы ему нашлась - возить настоящих, орбитальных космических туристов по  скажем, 500 штук с носа, или даже лимон - найдутся тысячи людей в год, может быть даже десятки тысяч. Возить компоненты топлив для более дальних перелётов - если скажем, за 100 миллионов можно будет заправить на низкой орбите, за много полётов, здоровенную ракету для полёта на Луну или Марс - покупатели найдутся. Но это нереальный ценник. Озвученный более чем на порядок выше...

[ВадимZero]

Но технически всё вполне осуществимо

Как чисто технически одним килограммом водорода охладить 34 килограмма воздуха с тысячи градусов до почти жидкого состояния? Ответ простой...НИ КАК!

[Крупин]

Но технически всё вполне осуществимо

Как чисто технически одним килограммом водорода охладить 34 килограмма воздуха с тысячи градусов до почти жидкого состояния? Ответ простой...НИ КАК!

Если взять водорода немного больше, так чтобы по молям (а не по весу) водород превышал воздух), то в принципе можно охладить воздух в противоточном теплообменнике. В этом случае воздух охладится от тысячи градусов до глубокого минуса, а водород, наоборот, нагреется (почти) до тысячи градусов.
В скайлонском двигателе Сабре, правда, предполагается использовать в теплообменнике не водород, а промежуточный теплоноситель - гелий.

[Крупин]

насчёт этого Сабре попадалась статейка:
Учёные ВВС США помогут в разработке космического самолёта Skylon
08.06.2016 Алексей Степин
https://3dnews.ru/934309

Но на помощь REL собираются прийти научные кадры ВВС США. Научно-исследовательская лаборатория военно-воздушных сил США (AFRL) заинтересовалась проектом ещё в 2015 году и подтвердила его возможность воплощения в металле. Правда, речи о полноценной одностадийной космической системе пока не идёт. AFRL собирается представить двухступенчатую версию системы, базирующуюся на технологии SABRE либо в сентябре этого года на конференции American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA) SPACE 2016, либо в марте 2017 года на 21-ой международной конференции, посвящённой космическим самолётам и гиперзвуковым системам, которая пройдёт в Китае.

Автор этой статьи, правда, не совсем, по видимому, понял смысла глубокого охлаждения воздуха. Он пишет, что при этом отделяется жидкий кислород, подающийся в камеру сгорания (а азот, стало быть, остаётся газом и пролетает?). На самом деле (почти) ожижается весь воздух, при этом сжимаясь и занимая многократно меньший объём. При этом воздух в камеру сгорания загоняется компактным лёгким жидкостным компрессором, а не громадным газовым.