O mecanismo SABRE deve poder funcionar como um motor turbojato, um motor ramjet ou um motor de foguete. Ainda existem muitos desafios técnicos a serem resolvidos para que este mecanismo funcione. Em particular, ele precisa de um trocador de calor de alto desempenho que possa resfriar o ar recebido a uma temperatura de 1.000 graus Celsius em um vigésimo de segundo.
O trocador de calor do motor SABRE foi testado com sucesso em um túnel de vento localizado no Colorado. O dispositivo projetado pela Reaction Engine Limited suportou com segurança um fluxo de ar quente para o Mach 5. Ele resfriou o suficiente o ar a ser usado pelo motor SABRE. Portanto, é um dos elementos mais críticos do projeto do avião espacial Skylon que acaba de demonstrar sua viabilidade. Ainda há muito trabalho a fazer antes de ver uma aeronave SSTO alcançar a órbita da Terra, mas a empresa britânica está claramente se movendo na direção certa.
Por que o motor SABRE tem uma forma curva ?
– Notícias de 24 de março de 2019
A forma do mecanismo SABRE pode ser surpreendente. Em toda a sua extensão, tem uma inclinação total de 14 graus. Na realidade, o reator não precisa ser curvo. Isso, no entanto, é necessário para o funcionamento do avião espacial Skylon, que voará com um pequeno ângulo de incidência para manter o seu elevador. Nesta configuração, é necessário que as entradas de ar do motor SABRE estejam à frente do fluxo de ar, enquanto a propulsão de saída deve estar na direção do centro de massa da aeronave.
É também por isso que os reatores Lockheed SR-71 Blackbird estão apontando ligeiramente para baixo. Em alta altitude, também teve que voar com um pequeno ângulo de incidência. Em geral, também podemos observar esses pequenos ângulos em aeronaves comerciais. A curvatura do motor SABRE parece muito grande porque tem que voar a uma velocidade muito alta e altitudes muito altas.
Uma vez que o reator é desenvolvido, ainda haverá muito trabalho a ser feito para passar do projeto SABRE para o avião espacial Skylon. O avião espacial é projetado, por exemplo, para entrar na atmosfera sem telhas térmicas. Sua forma visa reduzir as temperaturas em pontos quentes. A superfície externa do Skylon será projetada em uma cerâmica especial. O avião espacial Skylon precisará de uma pista de pelo menos 5 km para pousar, o que provavelmente precisará ser construído.
A ESA validou o projeto preliminar do motor SABRE
– Notícias de 19 de março de 2019 –
O objetivo do avião espacial Skylon é alcançar a órbita sem derrubar nada do espaço. Este tipo de plano de voo nunca foi finalizado. Isso, no entanto, facilitaria grandemente a reutilização completa dos lançadores orbitais. Para conseguir isso, a Skylon quer usar um mecanismo único chamado SABRE.
O motor SABRE é projetado para usar a atmosfera da Terra na decolagem e durante o início da subida do avião espacial. O motor leva o oxigênio diretamente para a atmosfera. Uma vez a uma altitude de 25 quilômetros e a Mach 5,4 o avião espacial Skylon se inclina em tanques internos e termina sua jornada como um foguete clássico.
Isso deve permitir que a Skylon economize algumas toneladas de propelente e torne viável a estratégia SSTO (Single-Stage-To-Orbit). No entanto, isso é muito difícil de desenvolver. Reaction Engines, a empresa que trabalha no SABRE e Skylon, tenta desenvolver essa tecnologia há muito tempo. A principal dificuldade é projetar um trocador de calor muito eficiente. Deve ser capaz de resfriar o ar que entra no reator a -150 graus em uma fração de segundo.
Mas o SABRE e o Skylon são interessantes para muitas pessoas, incluindo grandes investidores como a Rolls Royce e a Boeing, que investiram US $ 38 milhões na Reaction Engines há um ano. A Agência Espacial Europeia também está acompanhando de perto o desenvolvimento do motor. A ESA e a agência espacial britânica validaram o projeto preliminar do SABRE.
Mark Ford, chefe da seção de propulsão da ESA, falou de um importante marco no desenvolvimento de motores. A Agência Espacial Europeia está envolvida no projeto desde 2010. Ajudou a financiar testes de trocadores de calor em 2012. Ao validar o projeto do motor, a ESA está abrindo caminho para a construção de seu primeiro protótipo.
Mas antes disso, ainda há dois testes principais para realizar. Em cerca de um mês, o trocador de calor será colocado em um local de teste nos Estados Unidos. Para simular as condições encontradas em Mach 5 na atmosfera superior, ele resfria 1000 graus de entrada de ar em um vigésimo de segundo. Para conseguir isso, o trocador de calor é atravessado por milhares de pequenos tubos que oferecem uma grande superfície de troca de calor em uma massa muito pequena.
O núcleo do reator será testado no Reino Unido. Esta é a parte central do motor, sem o trocador de calor e sem o bocal. Durante uma série de testes programados para começar este ano até 2020, o núcleo do reator terá que provar que é capaz de acelerar de 0 a Mach 5 usando apenas ar ambiente.
Se os motores de reação conseguirem desenvolver o motor SABRE, ele poderá ter muitas aplicações. Em um avião espacial, o motor SABRE pode pavimentar o caminho para um veículo orbital totalmente reutilizável e de uma só peça. Talvez isso reduza muito o custo de acesso ao espaço. Também poderia ser usado como um modo de propulsão suborbital.
Ter um reator capaz de lidar com todas as fases de propulsão de 0 a Mach 5 também poderia ser de grande interesse para a aviação civil e militar. Mas antes de chegarmos lá, ainda há muito trabalho. Desenvolver o motor SABRE é apenas parte do problema no desenvolvimento de um plano orbital facilmente reutilizável.
Imagem pela Science Museum London Picture Library
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