El motor SABRE debe poder funcionar como un motor turborreactor, un motor ramjet o un motor de cohete. Todavía hay muchos desafíos técnicos que resolver para que este motor funcione. En particular, necesita un intercambiador de calor de alto rendimiento que pueda enfriar el aire entrante a una temperatura de 1,000 grados Celsius en una vigésima de segundo.
El intercambiador de calor del motor SABRE ha sido probado con éxito en un túnel de viento ubicado en Colorado. El dispositivo diseñado por Reaction Engine Limited ha transportado de manera segura un flujo de aire caliente a Mach 5. Ha enfriado lo suficiente el aire para ser utilizado por el motor SABRE. Por lo tanto, es uno de los elementos más críticos del proyecto del avión espacial Skylon que acaba de demostrar su viabilidad. Todavía hay mucho trabajo por hacer antes de ver un avión SSTO llegar a la órbita de la Tierra, pero la compañía británica claramente se está moviendo en la dirección correcta.
¿ Por qué el motor SABRE tiene una forma curva ?
– Noticias del 24 de marzo de 2019.
La forma del motor SABRE puede ser sorprendente. En toda su longitud, tiene una inclinación total de 14 grados. En realidad, el reactor no necesita ser curvado. Esto, sin embargo, es necesario para el funcionamiento del avión espacial Skylon que volará con un pequeño ángulo de incidencia para mantener su elevación. En esta configuración, es necesario que las entradas de aire del motor SABRE estén frente al flujo de aire, mientras que la propulsión de salida debe estar en la dirección del centro de masa de la aeronave.
Esta es también la razón por la que los reactores Lockheed SR-71 Blackbird están apuntando ligeramente hacia abajo. A gran altura, también tuvo que volar con un pequeño ángulo de incidencia. En general, también podemos observar estos pequeños ángulos en aviones comerciales. La curvatura del motor SABRE parece muy grande porque tiene que volar a una velocidad muy alta y una altitud muy alta.
Una vez que se haya desarrollado el reactor, todavía habrá mucho trabajo por hacer para pasar del proyecto SABRE al avión espacial Skylon. El avión espacial está diseñado, por ejemplo, para entrar en la atmósfera sin baldosas térmicas. Su forma tiene como objetivo reducir las temperaturas en los puntos calientes. La superficie exterior de Skylon se diseñará en una cerámica especial. El avión espacial Skylon necesitará una pista de al menos 5 km para aterrizar, que probablemente deberá construirse.
La ESA ha validado el diseño preliminar del motor SABRE
– Noticias del 19 de marzo de 2019 –
El objetivo del plano espacial Skylon es alcanzar la órbita sin dejar caer nada desde el espacio. Este tipo de plan de vuelo nunca ha sido finalizado. Sin embargo, esto facilitaría enormemente la reutilización completa de los lanzadores orbitales. Para lograr esto, Skylon quiere usar un motor único llamado SABRE.
El motor SABRE está diseñado para utilizar la atmósfera de la Tierra al despegar y durante el inicio del ascenso del avión espacial. El motor lleva oxígeno directamente a la atmósfera. Una vez a una altitud de 25 kilómetros y en Mach 5,4, el avión espacial Skylon se inclina sobre tanques internos y termina su viaje como un cohete clásico.
Esto debería permitirle a Skylon ahorrar unas pocas toneladas de propelente y así hacer viable la estrategia SSTO (Single-Stage-To-Orbit). Sin embargo esto es muy difícil de desarrollar. Reaction Engines, la compañía que trabaja en SABRE y Skylon, intenta desarrollar esta tecnología desde hace mucho tiempo. La principal dificultad es diseñar un intercambiador de calor muy eficiente. Debe poder enfriar el aire que ingresa al reactor a -150 grados en una fracción de segundo.
Pero SABRE y Skylon son de interés para muchas personas, incluidos grandes inversores como Rolls Royce y Boeing, que invirtieron $ 38 millones en Reaction Engines hace un año. La Agencia Espacial Europea también está siguiendo de cerca el desarrollo del motor. La ESA y la agencia espacial británica han validado el diseño preliminar de SABRE.
Mark Ford, jefe de la sección de propulsión de la ESA, habló de un hito importante en el desarrollo de motores. La Agencia Espacial Europea ha estado involucrada en el proyecto desde 2010. Ayudó a financiar las pruebas del intercambiador de calor en 2012. Al validar el diseño del motor, la ESA está allanando el camino para la construcción de su primer prototipo.
Pero antes de eso, todavía hay dos pruebas principales para realizar. En aproximadamente un mes, el intercambiador de calor se colocará en un sitio de prueba en los Estados Unidos. Para simular las condiciones encontradas en Mach 5 en la atmósfera superior, enfriará 1000 grados del aire entrante en una vigésima parte de un segundo. Para lograr esto, el intercambiador de calor es atravesado por miles de pequeños tubos que ofrecen una gran superficie de intercambio de calor en una masa muy pequeña.
El núcleo del reactor será probado en el Reino Unido. Esta es la parte central del motor, sin el intercambiador de calor y sin la boquilla. Durante una serie de pruebas programadas para comenzar este año hasta 2020, el núcleo del reactor deberá demostrar que es capaz de acelerar de 0 a Mach 5 utilizando solo aire ambiente.
Si Reaction Engines logra desarrollar el motor SABRE, podría tener muchas aplicaciones. En un avión espacial, el motor SABRE podría allanar el camino para un vehículo orbital de una pieza totalmente reutilizable. Tal vez esto reducirá en gran medida el costo de acceso al espacio. También podría ser utilizado como un modo de propulsión suborbital.
Tener un reactor capaz de manejar todas las fases propulsoras desde 0 hasta Mach 5 también podría ser de gran interés para la aviación civil y militar. Pero antes de que lleguemos, todavía hay mucho trabajo. El desarrollo del motor SABRE es solo una parte del problema en el desarrollo de un plano orbital fácilmente reutilizable.
Imagen de Science Museum London Picture Library
Fuentes
