Wie erreicht der Vorkühler des Sabre-Motors eine so hohe Leistung?

Der BBC News-Artikel Rolls-Royce und Boeing investieren in britisches Weltraumtriebwerk über Reaction Engines Limited (REL) und seine Sabre-Triebwerkszustände

REL entwickelt die so genannte Sabre-Engine. Dieses Kraftwerk soll ein Fahrzeug aus dem Stand in einem einzigen Schritt bis in den Orbit schieben.

Es würde wie ein herkömmliches Düsentriebwerk bis etwa Mach 5,5 (5,5-fache Schallgeschwindigkeit) funktionieren, bevor es dann für den Rest des Aufstiegs in einen Raketenmodus übergeht.

Zu den Schlüsseltechnologien gehört ein kompakter Vorkühler-Wärmetauscher, der einen einströmenden Luftstrom von über 1.000 °C in weniger als 1/100 Sekunde auf -150 °C abkühlen kann . Dies würde es Sabre ermöglichen, Sauerstoff direkt aus der Atmosphäre für die Verbrennung zu verwenden, anstatt ihn mit dem damit verbundenen Gewichtsnachteil in einem Tank zu transportieren. (Betonung hinzugefügt)

Eine absolut ausgedrückte Temperaturänderung von 100 °C auf –150 °C beträgt etwa 1273 K bis 123 K oder mehr als einen Faktor 10 der absoluten Temperatur und in weniger als 10 Millisekunden.

Wie funktioniert der Vorkühler? Wie kann es einen kontinuierlichen Luftstrom bei einem so hohen Volumen so schnell kühlen und dennoch physisch klein und ausreichend leicht bleiben, um nur eine Komponente dieses erstaunlichen Motors zu sein?

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

oben: "Sabre würde in der unteren Atmosphäre wie ein Düsentriebwerk und in der oberen Atmosphäre wie ein Raketenmotor funktionieren." Von BBC . Kredit: REL

"Wie funktioniert der Vorkühler?" – Soweit ich weiß, nicht. Es gab eine Machbarkeitsdemonstration, was im Grunde bedeutet, dass ein Haufen Wissenschaftler wütend genug mit den Händen gewunken hat, um einen Haufen Politiker davon zu überzeugen, dass angesichts unbegrenzter Mengen an Geld, Arbeitskraft und Zeit die Chance besteht, dass es bei einigen tatsächlich funktionieren könnte unbestimmte Zeit in der Zukunft. Oder etwas ähnliches.
@JörgWMittag Das ist falsch. Sie haben gezeigt, dass der Vorkühler funktioniert, indem sie einen auf einem Prüfstand betrieben haben. Das zog Investitionen nicht von Politikern, sondern von amerikanischen Verteidigungsunternehmen an.
Sie haben es offenbar zur Zufriedenheit von DARPA, USAF und Boeing demonstriert. Nur weil sie ihre hart erarbeitete proprietäre Technologie nicht an die Presse weitergeben, heißt das noch lange nicht, dass sie „handwavium“ ist.

Antworten (2)

Es werden viele lächerlich feine Schläuche verwendet - etwa 50 km in einer Einheit mit Wänden, die dünner als ein menschliches Haar sind.

Jede Einheit besteht aus etwa 20-30 Modulen, die jeweils aus Tausenden von eng angeordneten parallelen Rohren bestehen, die in einer einzigen Umdrehungsspirale angeordnet sind. Helium, gekühlt durch den flüssigen Wasserstoffbrennstoff (unter 20 K), tritt in die Spirale am Innenrand der Spirale ein und verlässt sie am Außenrand.

Die Module sind verschachtelt, und die Luft strömt von außen nach innen durch 20 Sätze von zunehmend kühleren Schläuchen.

Im Grunde ist es also eine riesige Oberfläche, über die die Luft sehr nah streicht. Die kurze Zeit ist auf die Geschwindigkeit zurückzuführen, mit der die Luft durch das System strömt.

IIRC, neuere Zitate des Unternehmens besagen, dass es in 1/25 Sekunde um 1000 ° C gefallen ist.

Für eine etwas technischere Beschreibung ist das IAC-Papier " HEAT EXCHANGER DEVELOPMENT AT REACTION MOTORS LTD " lesenswert.

Haben Sie Literaturhinweise zum Weiterlesen?

Es gibt einige Informationen im Internet . Zusammenfassend scheint es eine Frage inkrementeller Verbesserungen zu sein. Im Vergleich zu anderen Wärmetauschern verwenden sie kleinere, dünnwandigere Kühlmittelrohre, haben eine clevere Geometrie usw. Wikipedia hat einige ergänzende Informationen, einschließlich des Grundes für die Verwendung eines geschlossenen Heliumkreislaufs für den Kühler, anstatt direkt den LH2-Kraftstoff zu verwenden ( Vermeidung von Wasserstoffversprödung). Eine Schlüsseltechnologie ist das Vereisungsschutzsystem, bei dem Methanol in den Luftweg eingespritzt wird. Dieser Artikel beschreibt dies ein wenig. Sie sparen Methanol, indem sie (jetzt etwas feuchtes) Methanol auffangen und an Orten wiederverwenden, an denen die Enteisungsanforderungen weniger anspruchsvoll sind.

"inkrementelle Verbesserungen" über was? Dies ist eine gut zusammengestellte Antwort, aber ohne zu verstehen, wie Vorkühler früherer Luftatmungs- auf Vakuumübergangsmotoren funktionieren, hilft mir diese Antwort nicht zu verstehen, wie diese funktioniert. Ist es möglich, eine Erklärung des zugrunde liegenden Prinzips hinzuzufügen? Vielen Dank!
Sind die Röhren nur so klein im Durchmesser, dass Moleküle so häufig mit ihnen kollidieren? Wird in diesen Rohren eine laminare Strömung verhindert oder erfolgt die Kühlung noch konvektiv quer zur Strömung, ohne direkten Kontakt?
Inkrementell über dem Stand der Technik bei Wärmetauschern, denke ich. Offensichtlich ist dies eine Premiere in dieser Anwendung, aber Wärmetauscher in der einen oder anderen Form sind eine sehr gut entwickelte Technologie. de.wikipedia.org/wiki/…
Wie erreicht der Vorkühler des Sabre-Motors eine so hohe Leistung?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v