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Motores de reacción

Reaction Engines Limited es un fabricante aeroespacial británico con sede en Oxfordshire , Inglaterra. [1]

Historia y personal

En 1989 (hace 35 años) , Alan Bond (ingeniero principal del Proyecto Daedalus de la British Interplanetary Society ), Richard Varvill y John Scott-Scott [2] (los dos ingenieros principales de Rolls-Royce del proyecto del motor RB545 ) fundaron Reaction Engines. La empresa lleva a cabo investigaciones sobre sistemas de propulsión espacial, centradas en el desarrollo del avión espacial reutilizable SSTO Skylon . Los tres fundadores habían trabajado juntos en el proyecto HOTOL , cuya financiación se había retirado el año anterior, en 1988. [ cita requerida ] ( 1989 )

En 2015, BAE Systems acordó comprar una participación del 20% en la empresa por 20,6 millones de libras como parte de un acuerdo para ayudar a desarrollar el motor hipersónico Synergetic Air-Breathing Rocket Engine (SABRE) de Reaction Engines, diseñado para propulsar el orbitador Skylon. [3] [4]

En abril de 2018, Boeing anunció su inversión en Reaction Engines, a través de Boeing HorizonX Ventures con una financiación Serie B de 37,3 millones de dólares junto con Rolls-Royce PLC y BAE Systems. [5]

Investigación actual

Skylon

La propuesta nave espacial Skylon

Skylon es un diseño para un avión espacial orbital propulsado por ciclo combinado de una sola etapa a órbita .

SABLE

Skylon y el motor SABRE que lo impulsará se están desarrollando como una iniciativa privada que apunta a superar los obstáculos que se impusieron al desarrollo posterior de HOTOL debido a que el gobierno británico clasificó el motor HOTOL como "secreto oficial" y mantuvo el diseño del motor clasificado durante muchos años después.

El esfuerzo de desarrollo actual de la empresa se centra en desarrollar una demostración en tierra del núcleo de respiración de aire SABRE, con financiación adicional obtenida de la venta de consultoría y aplicaciones derivadas de su experiencia en intercambiadores de calor.

En febrero de 2009, la Agencia Espacial Europea anunció que estaba financiando parcialmente el trabajo sobre el motor Skylon para producir demostraciones tecnológicas para 2011. [6] [7] Con esta financiación, Reaction Engines completó un programa de demostración de intercambiador de calor subcero sin escarcha, la Universidad de Bristol desarrolló la boquilla de expansión/deflexión STRICT y DLR completó una demostración de cámara de combustión enfriada por oxidante. Reaction afirmó que este trabajo llevó el proyecto Skylon a un TRL de 4/5.

En julio de 2016, en el Salón Aeronáutico de Farnborough , Reaction Engines anunció 60 millones de libras esterlinas en fondos de la Agencia Espacial del Reino Unido y la ESA para crear un motor de demostración SABRE terrestre para 2020. [8]

Al comentar sobre el trabajo realizado en TF2 en Colorado, en abril de 2019, Reaction Engines anunció que había probado con éxito la tecnología del preenfriador para condiciones supersónicas necesarias para evitar que el motor se derritiera, [9] y en octubre de 2019, Reaction anunció que había validado con éxito su preenfriador para condiciones hipersónicas (Mach 5). [10]

Estados Unidos

En enero de 2014, Reaction firmó un acuerdo de investigación y desarrollo cooperativo (CRADA) con el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos (AFRL) para evaluar y desarrollar la tecnología SABRE. [11]

En 2015, AFRL anunció que su análisis "confirmaba la viabilidad y el rendimiento potencial del ciclo del motor SABRE". Sin embargo, consideraban que el SSTO como primera aplicación era un camino de desarrollo de alto riesgo y propusieron que un vehículo de dos etapas a la órbita (TSTO) era un primer paso más realista. [ cita requerida ]

En 2016, AFRL lanzó dos conceptos TSTO utilizando SABRE en la primera etapa: el primero de 150 pies (46 m) de largo que transportaba una etapa superior desechable en un compartimento de carga con apertura inferior capaz de transportar alrededor de 5000 libras (2300 kg; 2,3 t) a una órbita de 100 millas náuticas (190 km), el segundo de 190 pies (58 m) de largo que transportaba un avión espacial reutilizable en su parte posterior, capaz de transportar alrededor de 20 000 libras (9100 kg; 9,1 t) a una órbita de 100 millas náuticas (190 km). [12]

En marzo de 2017, Reaction anunció la formación de una subsidiaria estadounidense, Reaction Engines Inc (REI), dirigida por Adam Dissel en Castle Rock, Colorado. [ cita requerida ]

En septiembre de 2017, REI anunció un contrato de DARPA para probar un artículo de prueba de preenfriador de reacción "HTX" a temperaturas superiores a 1000 °C (1830 °F; 1270 K), [13] las pruebas de preenfriador anteriores centradas en el control de las heladas se han realizado a temperatura ambiente. [ cita requerida ]

Otros estudios

Prueba LAPCAT A2

El 5 de febrero de 2008, la empresa anunció que había diseñado un avión de pasajeros en la etapa de concepto. El LAPCAT A2 sería capaz de volar, sin escalas, alrededor del mundo a velocidad hipersónica (Mach 5+). [14]

El motor, SCIMITAR , tiene tecnología de preenfriador que es algo similar al SABRE, pero no tiene las características del cohete y está optimizado para una mayor eficiencia en el vuelo atmosférico.

Módulo de pasajeros para Skylon

Aunque Skylon está diseñado únicamente para lanzar y recuperar satélites, y no estaría tripulado, Reaction Engines Ltd. ha propuesto un módulo de pasajeros en el compartimento de carga útil del avión espacial Reaction Engines Skylon. [15]

El módulo de pasajeros tiene el tamaño adecuado para caber en la bodega de carga útil, y los primeros diseños podían transportar hasta 24 pasajeros y 1 tripulante. Hay un puerto de atraque y una esclusa de aire tipo ISS como característica central. Hay dos puertas de entrada terrestres que se alinean con las puertas del costado de la bodega de carga útil Skylon para permitir un fácil acceso terrestre a la cabina. Las puertas están equipadas con toboganes inflables convencionales para que los pasajeros escapen en caso de cualquier emergencia terrestre. Podría haber ventanas tipo transbordador espacial en el techo del módulo para que los pasajeros disfruten de la vista en el espacio. También hay un baño e instalaciones higiénicas en la cabina. [15]

Estudios posteriores refinaron el concepto, con una configuración inicial que se equipará con cinco asientos eyectables, para cuatro pasajeros y una tripulación, similar a los primeros cuatro vuelos espaciales del transbordador espacial . Una vez que el módulo de pasajeros esté completamente certificado, se quitarán los asientos eyectables y se instalarán 16 asientos en posición vertical para una estadía corta en el espacio (<14 días) y cuatro asientos en posición supina para una estadía prolongada en el espacio (>14 días). También se proporcionará un asiento en posición vertical para la tripulación. También hay sistemas de soporte vital debajo del piso de la cabina, los compartimentos de equipo y las bodegas de carga. [16]

Estación base orbital

La Estación Base Orbital (OBS) es un concepto de una futura estación espacial expandible que servirá como parte integral de un futuro sistema de transporte espacial y también en el mantenimiento y construcción de futuras naves espaciales tripuladas a la Luna y Marte. [17]

La construcción de la OBS es modular y supone el uso de los motores de reacción Skylon en órbita baja terrestre. La estructura se basa en un cilindro, diseñado para permitir espacio dentro de la sección cilíndrica para la construcción y reparación de varias naves espaciales. La estructura cilíndrica también proporcionará espacio para módulos habitables con puertos de atraque, brazos manipuladores y granjas de propulsores para reabastecer una nave espacial interplanetaria.

Proyecto de motores de reacción Troya

La misión Troya de motores de reacción es un concepto de una futura misión tripulada a Marte . El concepto surgió para confirmar la capacidad del vehículo de lanzamiento Skylon de permitir, y de hecho permite, una gran exploración humana de los planetas del Sistema Solar . [18]

El concepto de la nave espacial Troy consiste en una misión precursora robótica, que incluye una etapa de salida de la Tierra y una etapa de transferencia a Marte. Hay un módulo de habitación, un módulo de almacenamiento y un módulo de propulsión que se desplegarán desde la nave espacial para aterrizar juntos en un sitio seleccionado en la superficie marciana para formar una base. También hay vehículos de transporte que trasladarían a los miembros de la tripulación hacia y desde la base a una nave espacial tripulada en órbita. Habría tres naves espaciales precursoras a Marte para establecer tres bases en el planeta para permitir la máxima exploración de la superficie del planeta.

50 días después del lanzamiento, la etapa de salida de la Tierra regresa a la órbita baja gracias a la gravedad de la Tierra, y el remolcador espacial Fluyt llevaría la etapa de regreso a la estación base orbital para la construcción de la posterior misión tripulada. [ cita requerida ]

La nave espacial tripulada constaría de 3 módulos habitables, 3 puertos de atraque y dos vehículos de transporte. La nave espacial rotaría a lo largo de la línea central para proporcionar gravedad artificial . Saldría de la Tierra con la Etapa de Salida de la Tierra y se trasladaría a Marte con la Etapa de Transferencia de Marte, y se encontraría con la nave espacial precursora en la órbita marciana. La nave se acoplaría para permitir que la tripulación se transfiriera a los vehículos de transporte para descender a la superficie en un sitio seleccionado. La tripulación, junto con los rovers equipados, pasaría 14 meses para explorar la superficie marciana. La tripulación regresaría a la órbita marciana con el vehículo de transporte y se reuniría y acoplaría con la nave espacial tripulada en órbita. Después de una inspección detallada del vehículo, la nave espacial dejaría Marte hacia la Tierra en la Etapa de Retorno a la Tierra. Cuando la nave sea capturada en una órbita Molniya alrededor de la Tierra, la tripulación abordaría un vehículo de transporte para transferirse a la órbita terrestre baja y se reuniría y acoplaría con la nave espacial Skylon que la espera para regresar a la Tierra.

La construcción de la nave espacial se llevaría a cabo en la Estación Base Orbital dentro de la estructura cilíndrica. Debido a que la nave espacial tiene un diseño altamente modular, los componentes serían transportados por la nave espacial Skylon. Los motores de cohetes, los tanques de combustible y oxidante y los módulos habitables tienen el tamaño adecuado para caber dentro de la bahía de carga útil de Skylon, y la nave completamente ensamblada también cabría dentro de la estructura cilíndrica de la OBS. [19]

Fluyt OTV

El vehículo de transferencia orbital Fluyt es un concepto de un remolcador espacial futuro . Tendría la capacidad de acoplarse a naves espaciales en órbita y mover carga útil en órbita. Está concebido para ser ensamblado a partir de dos partes, cada una de ellas dimensionada para caber dentro de la bahía de carga útil Skylon, se lanzaría desde Skylon y también sería una parte integral para la construcción de la estación base orbital, así como de los motores de reacción Troy y la recuperación de la etapa de salida de la Tierra de la misión Precursor de la misión Troy. [20] [21]

Referencias

  1. ^ "Página principal de Reaction Engines Ltd." Reactionengines.co.uk . Consultado el 1 de julio de 2016 .
  2. ^ "BBC Four – The Three Rocketeers". Bbc.co.uk . 15 de septiembre de 2012 . Consultado el 1 de julio de 2016 .
  3. ^ Norris, Guy (1 de noviembre de 2015). "BAE adquiere participación en el desarrollo de motores de reacción hipersónicos". aviationweek.com . Aviation Week & Space Technology . Consultado el 1 de noviembre de 2015 .
  4. ^ Peggy Hollinger; Clive Cookson (1 de noviembre de 2015). "BAE Systems pagará 20,6 millones de libras por el 20% del grupo de motores espaciales". Financial Times . Consultado el 1 de julio de 2016 .
  5. ^ "Boeing HorizonX invierte en Reaction Engines, una empresa británica de propulsión hipersónica" (Nota de prensa). Boeing. 11 de abril de 2018.
  6. ^ Rob Coppinger (19 de febrero de 2009). «La tecnología de los motores de los aviones espaciales Skylon obtiene financiación europea». Flight Global. Archivado desde el original el 30 de agosto de 2012. Consultado el 15 de abril de 2009 .
  7. ^ Jonathan Amos (19 de febrero de 2009). "El avión espacial Skylon recibe un impulso económico". BBC News . Consultado el 15 de abril de 2009 .
  8. ^ Anthony, Sebastian (13 de julio de 2016). «Reaction Engines desbloquea fondos para el motor SABRE de una sola etapa a órbita». Ars Technica . Consultado el 13 de julio de 2016 .
  9. ^ "El programa de pruebas de motores de reacción demuestra con éxito la capacidad del preenfriador en condiciones de calor supersónico :: Reaction Engines".
  10. ^ "EL PROGRAMA DE PRUEBAS DE MOTORES DE REACCIÓN VALIDA TOTALMENTE EL PREENFRIADOR EN CONDICIONES DE CALOR HIPERSÓNICAS :: Motores de reacción".
  11. ^ Jason Ford. «ARFL confirma la viabilidad del concepto de motor SABRE de Reaction Engines». The Engineer . Archivado desde el original el 11 de agosto de 2016. Consultado el 29 de septiembre de 2017 .
  12. ^ "Foros PPRuNe - Ver publicación individual - Skylon".
  13. ^ "Reaction Engines obtiene contrato de DARPA para realizar pruebas de alta temperatura del preenfriador SABRE" (nota de prensa). 25 de septiembre de 2017. Archivado desde el original el 28 de septiembre de 2017 . Consultado el 27 de septiembre de 2017 .
  14. ^ "Diseñan avión de pasajeros hipersónico". BBC News. 5 de febrero de 2008. Consultado el 15 de abril de 2009 .
  15. ^ ab "Estudio del módulo de pasajeros para los motores de reacción Skylon". Reactionengines.co.uk . Archivado desde el original el 15 de junio de 2012 . Consultado el 1 de julio de 2016 .
  16. ^ Mark Hempsell. "UN ENFOQUE FASADO PARA EL ACCESO PÚBLICO ORBITAL" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 15 de febrero de 2010.
  17. ^ "Estudios avanzados: Estación base orbital". Reactionengines.co.uk . Archivado desde el original el 6 de julio de 2012. Consultado el 1 de julio de 2016 .
  18. ^ "Estudios avanzados: motores de reacción TROY". Reactionengines.co.uk . Archivado desde el original el 28 de junio de 2012. Consultado el 1 de julio de 2016 .
  19. ^ "Vídeo sobre la misión TROY a Marte". Reactionengines.co.uk . Archivado desde el original el 26 de junio de 2016. Consultado el 1 de julio de 2016 .
  20. ^ "El Fluyt OTV". Reactionengines.co.uk . Archivado desde el original el 5 de julio de 2012. Consultado el 1 de julio de 2016 .
  21. ^ IAC-10.D2.3.7 – La etapa Fluyt: un diseño para un vehículo de transferencia de órbita basado en el espacio

Publicaciones

Enlaces externos

51°39′26″N 1°13′50″W / 51.657228°N 1.230461°W / 51.657228; -1.230461