Skylon & Sabre

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Message le Lun 20 Avr 2015 - 0:34


@Henri a écrit:
@Giwa a écrit:
Donc il est possible d'atteindre Mach 9 en mode anaérobie avant de larguer l'étage supérieur .
Pas exactement, je voulais dire que l'ambition du Sabre était d'utiliser l'air comme comburant jusqu'à Mach 6 et pas Mach 9... Ou encore au-dela Mach 6 il lui fallait revenir en mode anaérobie. Skylon est architecturé comme un SSTO (sans deuxième étage). C'est moi (et d'autres) qui considèrent qu'il est plus raisonnable de prévoir une architecture bi-étage avec un staging au alentours de Mach 10.
C'est bien ce que j'avais compris , le Sabre fonctionne jusqu'à Mach 6 en aérobie et passe ensuite  en anaérobie avec l'oxygène qu'il a récolté dans l'atmosphère avant Mach 6. Mais effectivement plutôt que de chercher alors à atteindre mach 23 et la mise en orbite, il parait plus raisonnable pour cet appareil complexe et donc plus fragile de se limiter à Mach 9 ou 10 et de terminer la mise sur orbite par un étage fusée plus classique et plus robuste et de taille plus petite.
D'ailleurs si le Skylon fonctionne en pilotage automatique , il peut alors assurer des rotations plus rapides que d'attendre son retour d'orbite: le bi -étage peut devenir plus pratique qu'un mono -étage .

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Message le Lun 20 Avr 2015 - 3:22


OK, je commence à comprendre où se trouve ton incompréhension du fonctionnement du moteur Sabre. Regarde de manière détaillé la vidéo de cette page :
http://www.reactionengines.co.uk/sabre_howworks.html
ou :

Sabre ne liquéfie pas l'air pour en séparer l'oxygène, il se sert de l'air avec tous ses constituants comme comburant. Il ne stocke pas de comburant extrait de l'air pour une phase ultérieure anaérobie.
Simplement, durant la phase aérobie il capte, refroidi, compresse et se sert à la volée de cet air froid et compressé pour alimenter des moteurs fusée en comburant (le carburant LH2 vient des réservoirs qui ont été remplis avant le décollage).
Le refroidissement de l'air se fait en utilisant les frigories contenues dans LH2 via un circuit intermédiaire d'Hélium qui circule dans les PreCoolers qui apparaissent dans la 32ème seconde de première la vidéo.
Cette seconde vidéo détaille les deux modes de fonctionnement du Sabre :

Durant les premières minutes du vol, quand la vitesse est insuffisante pour capter l'air et ensuite au-delà de Mach 6, le Moteur Sabre fonctionne comme un moteur fusée ordinaire et se sert de l'oxygène liquide qui vient des réservoirs de LOX qui ont été remplis avant le décollage.
Tu as plaqué sur le moteur Sabre des modes de fonctionnement dont on avait beaucoup parlé dans les années 60 et qui sont impossible à réaliser car l'enthalpie de liquéfaction de l'air est bien trop élevée et nécessite des dispositifs bien trop massifs pour être adaptés à un lanceur spatial.

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Message le Lun 20 Avr 2015 - 8:04


Merci Henri pour tes explications : effectivement il y avait incompréhension de ma part ! Donc on profite quand même des moteurs -fusées installés en mode anaérobie pour la courte phase de décollage et la dernière phase de nouveau en anaérobie en hypersonique élevé moyennant un emport additionnel de LOX.
Le bi-étage n'en devient que plus intéressant puisque l'on ne "récolte" pas de LOX en route !
Les inconvénients sur les multi -ètages récupérables se sont réduits depuis que les pilotes à bord ne sont plus nécessaires pour le retour au sol ... bon, d'accord j'anticipe un peu ... voir d'autres sujets du côté de Space X and Co !

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Message le Lun 20 Avr 2015 - 9:48


@Giwa a écrit:
...
Et cela ouvrirait aussi des perspectives vers l'aéronautique civile  et aussi militaire ... pourquoi l'Air Force Laboratory s'y intéresse ?

Ca fait un moment que l'USAF s'y intéresse :
http://www.space.com/26838-air-force-hypersonic-skylon-space-plane.html

Mais Bond parait quand même un peu gêné de cet intérêt :

...
Bond declined to confirm rumors of organized support within the U.S. aerospace community that involves former senior program managers of the U.S. military's most high-profile defense projects.
Bond sees Skylon as an international project that would include the U.S. and Europe.
...
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Message le Lun 20 Avr 2015 - 11:22


La clef du dispositif ce sont les volumineux PreCoolers où l'Hélium échange ses frigories avec l'air aspiré. L'un comme l'autre circulent dans de fines tubulures pour accroitre la surface d'échange thermique. Malheureusement l'air contient de la vapeur d'eau qui a la fâcheuse tendance à se condenser à l'état solide dans les tubulures où il circule et par voie de conséquence à les obstruer...
Bond & Varvill ont annoncé qu'ils avaient surmonté ce problème, mais je me demande comment...

Edit : élément de réponse : je sais par ailleurs que les transitions de phase ne se font pas automatiquement à la température où elles doivent se produire, de l'eau par exemple peut rester en surfusion bien en dessous de 0° (à la pression atmosphérique) et brutalement geler sous l'influence d'une perturbation externe, tandis que la vapeur d'eau nécessite de fins aérosols servant de germes pour se condenser en flocons de neiges. Jouent-ils là-dessus ?

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Message le Lun 20 Avr 2015 - 12:08


@Henri a écrit:
La clef du dispositif ce sont les volumineux PreCoolers où l'Hélium échange ses frigories avec l'air aspiré. L'un comme l'autre circulent dans de fines tubulures pour accroitre la surface d'échange thermique. Malheureusement l'air contient de la vapeur d'eau qui a la fâcheuse tendance à se condenser à l'état solide dans les tubulures où il circule et par voie de conséquence à les obstruer...
Bond & Varvill ont annoncé qu'ils avaient surmonté ce problème, mais je me demande comment...

Edit : élément de réponse : je sais par ailleurs que les transitions de phase ne se font pas automatiquement à la température où elles doivent se produire, de l'eau par exemple peut rester en surfusion bien en dessous de 0° (à la pression atmosphérique) et brutalement geler sous l'influence d'une perturbation externe, tandis que la vapeur d'eau nécessite de fins aérosols servant de germes pour se condenser en flocons de neiges. Jouent-ils là-dessus ?
On peut penser effectivement aux états métastables . il faut savoir quand même que la surfusion ne tient que jusqu'à -39 °C .
Par contre pour la condensation (sublimation inverse ) y-a-t-il des états métastables à plus basse température  ?
Peut-être que c'est un autre phénomène que l'on empêche : l'adhérence des particules de glace qui se forment dans les tubulures et qui les obstrueraient  ? Ces particules étant suffisamment fines pour être évacuées.

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Message le Lun 20 Avr 2015 - 14:11


J'étais en train de me dire que le problème de surfusion avec les vibrations dans les canalisations, moteur en marche, cela avait peu de chance de se produire (?).
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Message le Lun 20 Avr 2015 - 19:14


@Astro-notes a écrit:J'étais en train de me dire que le problème de surfusion avec les vibrations dans les canalisations, moteur en marche, cela avait peu de chance de se produire (?).
Effectivement cela pourrait bien activer la cristallisation... et si la solution de Bond ... Alan Bond  ;) ...à l'obstruction des tuyauteries , c'était justement de sur-activer cette cristallisation au moyen par exemple d'ultra-sons pour créer des multitudes de microparticules qui puissent s'évacuer facilement?
Les ultra-sons servent bien à nettoyer des lunettes ... ce qui permet d'y voir plus clair !

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Message le Dim 12 Juil 2015 - 8:02


Eh, scoop du jour : Reaction Engine vient de révéler son astuce pour empêcher le givrage.
Ils injectent du méthanol :
http://aviationweek.com/space/reaction-engines-reveals-secret-sabre-frost-control-technology
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Message le Dim 12 Juil 2015 - 23:55


@lambda0 a écrit:Eh, scoop du jour : Reaction Engine vient de révéler son astuce pour empêcher le givrage.
Ils injectent du méthanol :
http://aviationweek.com/space/reaction-engines-reveals-secret-sabre-frost-control-technology
Il faut s'inscrire pour lire l'article, pas envie de leur donner une adresse de courriel pour me faire spammer. J'ai trouvé l'article dans le cache Google de http://www.fullhn.com/ désolé mais c'est en anglais.

Reaction Engines Reveals Secret of Sabre Frost Control Technology

aviationweek.com - Comments

GLASGOW, Scotland – Details of the critical technology at the core of an innovative hybrid hypersonic propulsion system for air and space systems have been unveiled for the first time by its British-based developer, Reaction Engines.

The company’s Synergetic Air-Breathing Rocket Engine (Sabre) is designed to power a vehicle from a standing start to Mach 5.5 in air-breathing mode, and from the edge of the atmosphere to low Earth orbit in pure rocket mode. A fundamental enabler of the concept is a complex heat-exchanger system made up of miles of fine tubing that allows oxygen to be taken straight from the atmosphere for use as fuel.

The system chills incoming air from more than 1,000C to minus 150C in less than 1/100th of a second before passing the pre-cooled air through a turbo-compressor and into the rocket combustion chamber, where it is burned with sub-cooled liquid hydrogen. But until now the means by which the system does this without clogging up the pre-cooler with ice has remained a closely guarded company secret.

“It is pretty mind-bending stuff,” says Richard Varvill, Reaction Engines technical director and chief designer. Speaking at the American Institute of Aeronautics and Astronautics International Space Planes and Hypersonics conference here, Varvill says the system counters the frost that precipitates out of the air as it becomes saturated with increasing relative humidity during the rapid cooling process. The precipitation “looks like the white feathery frost you’d see on a cold winter’s day. Unfortunately that frost is sufficiently mechanically strong that it can bridge the gaps between the tubes and will block the matrix solid in about three seconds flat if you don’t do anything about it.”

“So surprise, surprise, we use an antifreeze, and in this case it is methanol. But we use the methanol in a rather sophisticated way with the objective of minimizing the amount you need. Also, we don’t want to spray the methanol in and leave it in the air flow because we are actually cooling down the air to the point at which the methanol would freeze itself,” he adds.

To do this, Reaction Engines has “borrowed a trick from the chemical process industry,” Varvill says. “We inject the methanol at one of the coldest points and we effectively get the mix of water and methanol to flow forward in the matrix – against the direction of the airflow.” While conceding this could seem counterintuitive, Varvill says the system achieves this by catching the water-methane mix and re-injecting it farther upstream. “We have multiple injection and extraction points in the matrix, but the overall effect is the mix of methanol and water is actually flowing forward in the matrix against the airflow direction.”

The reasoning, he adds, is that the condensate composition at the cold end of the matrix is nearly all methanol and, as it flows forward, the methanol picks up the water. “At the inlet [of the matrix] it is nearly all water, so the composition is more methanol-concentrated at the cold end than it is at the warm end. That then reduces because you have extracted most of the water at the warm end, and that reduces the absolute amount of methanol you need to throw into the pre-cooler to stop it freezing.” Also because the amount of liquid water reduces, so does the relative humidity. “Eventually you end up with a situation where you have extracted all the water vapor as liquid from the airflow and that leaves you essentially with dry air below 215 Kelvin. The partial pressure of the water vapor at this point is so low that you can allow it to pass through the heat exchanger and it does not freeze.”

Varvill adds that the difficult task of turning this into engineering reality was achieved by experimenting using a wind tunnel specially adapted with an injection and catchment system. Tests of the frost control system have demonstrated its ability to maintain stable operating air temperatures of minus 80C and below simultaneously with the pressure drop across the pre-cooler matrix.

Reaction Engines decided to go public with the frost control technology because of pending patent applications. “The trigger for patenting was the awareness that to execute this program we are going to have to involve other companies,” says Mark Thomas, former chief engineer for technology and future programs at Rolls-Royce, who recently took the reins as managing director of Reaction Engines. “You can’t keep trade secrets very long in that situation, so it is better to be protected formally and legally on the clever stuff.” Thomas adds that Reaction is close to “having those approved.”

The company is developing  the Sabre engine principally for the Skylon single-stage-to-orbit spaceplane. But the propulsion system and its pre-cooler technology are attracting wider interest for potential aircraft and two-stage launch vehicle applications.
La manip est plus complexe qu'il n'y paraît puisque le méthanol doit remonter le flux d'air entrant (par extractions et réinjections successives au fur et à mesure de son enrichissement en eau) pour absorber la vapeur d'eau afin d'obtenir une solution dont la température de congélation est plus basse... En résumé, c'est dans les vieux pots qu'on fait la meilleure cuisine...

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Message le Lun 13 Juil 2015 - 8:59


Tiens, hier je pouvais lire l'article complet sans mot de passe, les articles doivent être laissés libres quelques jours.

La reprise de l'article par NBF ajoute quelques photos, et on voit l'engin sur son banc de test :
http://nextbigfuture.com/2015/07/skylon-spaceplane-developers-reveal.html
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Message le Lun 2 Nov 2015 - 21:19


BAe investit 20 m£ dans Reaction Engines et accélérer le développement du moteur SABRE.
C'est une surprise d'après plusieurs média.
Pourquoi maintenant ? peut être que le gouvernement britannique va bientôt confirmer son intention d'investir 60m£ dans le projet.

En tout cas si cela permet vraiment d'accélérer le développement, c'est une bonne nouvelle.

http://www.baesystems.com/en/bae-systems-and-reaction-engines-to-develop-a-ground-breaking-new-aerospace-engine






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Message le Mar 3 Nov 2015 - 8:28


@cosmiste a écrit:BAe investit 20 m£ dans Reaction Engines et accélérer le développement du moteur SABRE.
.../cut/.....
peut être que le gouvernement britannique va bientôt confirmer son intention d'investir 60m£ dans le projet.

Je suppose que tu parles de Millions de Livres ? donc préfixe M (pour méga) et pas m (pour milli) ?
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Message le Mar 3 Nov 2015 - 12:50


@montmein69 a écrit:
@cosmiste a écrit:BAe investit 20 m£ dans Reaction Engines et accélérer le développement du moteur SABRE.
.../cut/.....
peut être que le gouvernement britannique va bientôt confirmer son intention d'investir 60m£ dans le projet.

Je suppose que tu parles de Millions de Livres ? donc préfixe M (pour méga) et pas m (pour milli) ?
Malheureusement pour les montants monétaires, nos amis anglais utilisent les deux comme abréviation du million :
http://anglais-pratique.fr/index.php/rubriques/commerce-finance-gestion/204-monetary-amounts#abbr
Mais pour bien respecter leurs règles d'écriture des montants monétaires il aurait fallu écrire : £20m ou £20M pour dire 20 millions de Livres Sterling. Il n'y a en fait pas d'ambiguité pour les montants monétaires puisque le millième de Livre Sterling n'existe pas (en général, les montants monétaires ont pour plus petite subdivision le centime).
Naturellement si on traduit en français, l'utilisation du m minuscule comme symbole du million est à bannir...

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Message le Mar 3 Nov 2015 - 13:09


Article de Parabolic Arc ---> http://www.parabolicarc.com/2015/11/02/bae-318-million-strategic-investment-reaction-engines/

Il est dit parmi les premiers commentaires qu'Apple pourrait acquérir Reaction Engines !

Quand on voit les derniers bénéfices d'Apple de près de 40 milliards de dollars, on peut imaginer la hauteur de ses éventuels investissements spatiaux et Skylon décoller dans un horizon pas trop lointain ...
http://lexpansion.lexpress.fr/high-tech/apple-39-5-milliards-de-benefices-un-record-grace-a-l-iphone_1613739.html

Mars serait même être à leur portée si la NASA était un peu moins frileuse & miséreuse ?
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Message le Mer 13 Juil 2016 - 7:31


Les financements arrivent pour le moteur SABRE :
http://www.bbc.com/news/science-environment-36773074
http://www.reactionengines.co.uk/news_12jul2016.html

L'agence spatiale britannique prépare le terrain :
https://www.gov.uk/government/news/uk-national-space-propulsion-facility

Et Reaction Engine Ltd ouvre un bureau aux Etats-Unis :
http://www.reactionengines.co.uk/news_11jul2016.html
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Message le Mer 13 Juil 2016 - 15:03


On parle de dizaines de millions de £ et de dizaines de personnes supplémentaires, c'est du TLR 3 au maximum... Les TLR supérieurs ou égaux à 5 nécessiteraient des milliards de £ et des milliers de personnes... Je ne vois pas cette techno être mûre avant 2040... Et encore en premier étage d'un RLV TSTO et pas en RLV SSTO... En espérant que d'ici là le LH2 ne soit plus considéré comme un "pain in the ass"*...

* emmerde

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Message le Mer 13 Juil 2016 - 15:17


Ils vont disposer de 60M£. C'est assez pour monter une petite équipe et faire des tests en labo pendant 2-3 ans. C'est une somme qui est suffisante pour dire que le projet continue, mais insuffisante pour transformer ce concept en prototype avant pas mal d'années, effectivement. L'entreprise bénéficie d'un retour géographique favorable puisque les industriels spatiaux qu'on peut arroser de billets ne sont pas pléthore en UK, mais les investisseurs ont l'air largement encore dans l'attente de résultats probants.
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Message le Mer 13 Juil 2016 - 15:21


Pour l'instant, l'objectif est de construire et tester le moteur sur banc en 2020.
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Message le Mer 13 Juil 2016 - 16:48


@lambda0 a écrit:Pour l'instant, l'objectif est de construire et tester le moteur sur banc en 2020.
Modèle réduit ?

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Message le Mer 13 Juil 2016 - 16:50


@lambda0 a écrit:Pour l'instant, l'objectif est de construire et tester le moteur sur banc en 2020.
Pour la phase initiale de fonctionnement anaérobie dans l'atmosphère dense, des tests sur banc traditionnel me semblent faisables. Mais pour la phase de fonctionnement aérobie supersonique dans la haute atmosphère avec extraction, compression et refroidissement de l'air, le banc risque d'être assez compliqué et coûteux (nécessitée de placer l'extracteur-compresseur-refroidisseur dans une soufflerie supersonique à faible pression atmosphérique). Et comme l'insinue Giwa, la montée en échelle risque de coûter un bras...

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Message le Mer 13 Juil 2016 - 19:50


@Henri a écrit:
@lambda0 a écrit:Pour l'instant, l'objectif est de construire et tester le moteur sur banc en 2020.
Pour la phase initiale de fonctionnement anaérobie dans l'atmosphère dense, des tests sur banc traditionnel me semblent faisables. Mais pour la phase de fonctionnement aérobie supersonique dans la haute atmosphère avec extraction, compression et refroidissement de l'air, le banc risque d'être assez compliqué et coûteux (nécessitée de placer l'extracteur-compresseur-refroidisseur dans une soufflerie supersonique à faible pression atmosphérique). Et comme l'insinue Giwa, la montée en échelle risque de coûter un bras...

L'article sur les installations financées par l'agence spatiale britannique parle justement d'un banc de test pour propulseurs jusqu'à 2 kN en conditions de haute altitude...
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Message le Jeu 14 Juil 2016 - 6:41


@lambda0 a écrit:
@Henri a écrit:
Pour la phase initiale de fonctionnement anaérobie dans l'atmosphère dense, des tests sur banc traditionnel me semblent faisables. Mais pour la phase de fonctionnement aérobie supersonique dans la haute atmosphère avec extraction, compression et refroidissement de l'air, le banc risque d'être assez compliqué et coûteux (nécessitée de placer l'extracteur-compresseur-refroidisseur dans une soufflerie supersonique à faible pression atmosphérique). Et comme l'insinue Giwa, la montée en échelle risque de coûter un bras...

L'article sur les installations financées par l'agence spatiale britannique parle justement d'un banc de test pour propulseurs jusqu'à 2 kN en conditions de haute altitude...
 Environ 200 kgf : on est donc sur un modèle réduit , mais pas trop mini  et en condition de haute altitude . Souhaitons que ces tests ne soient pas reportés après 2020 !

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Message le Jeu 14 Juil 2016 - 16:23


Je serais curieux de savoir comment les effets d'échelle influencent les performances par unité de masse de l'échangeur thermique (PreCoolers), élément "sensible" du concept en termes de budget masse...

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Message le Sam 1 Oct 2016 - 18:18


Du nouveau . Un démonstrateur du moteur a l’échelle 1/4 va être construit

http://aviationweek.com/technology/reaction-engines-refines-hypersonic-engine-demonstrator-plan

Il faut etre enregistré (c'est gratuit) pour avoir accès a l'article en entier.

Je vous le colle en spoiler non traduit, c'est un peut long

Spoiler:
Freshly infused with government and industry funding, and riding a wave of interest in Europe and the U.S., Reaction Engines Ltd. is firming up plans to build a fighter engine-size ground demonstrator of its reusable hypersonic propulsion system.

As that rarest of beasts, a powerplant concept combining the air-breathing efficiency of a jet engine with the power and vacuum operating capability of a rocket, the SABRE (Synergistic Air-Breathing Rocket Engine) cycle is a potential game changer for the overlapping worlds of reusable space and hypersonics. Assisted by bypass ram-burners for boost, the engine is designed to power a vehicle from a standing start on the runway all the way to about Mach 5, at which point it will transition from air-breathing to an onboard liquid oxygen source for the remainder of the flight to orbit.

However, while scientists at both the U.S. Air Force Research Laboratory and the European Space Agency are among those who have verified the theoretical capability of the SABRE and the innovative precooler design at its heart, the UK-based developer knows only a successful full-size demonstrator will prove the concept is real.

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Reaction Engines SABRE concept
Reaction expects to procure first parts for a combat-aircraft-size SABRE ground demonstrator following a design review later this year. Credit: Reaction Engines


Reaction originally targeted a full-scale demonstrator capable of more than 150,000 lb. thrust, but the engine size has been scaled back to reflect the slower-than-expected rate of funding. As a result, the demonstrator will now be rated at about 20 metric tons (44,000 lb.) thrust in air-breathing mode, or about 25% of the ground-test version originally envisioned.

Reaction CEO Mark Thomas believes the move to a smaller demonstrator is serendipitous. “It is now more affordable, more rapid to execute and will potentially find its first application quicker,” he says. Comparable in overall size to Pratt & Whitney’s F135 engine for the F-35 Joint Strike Fighter (JSF), the smaller SABRE could more easily find its way onto a multistage vehicle or hypersonic X-plane size vehicle, suggests Thomas.

“It’s a quarter of a SABRE, effectively. In an application for something like Skylon [the single-stage-to-orbit spaceplane for which the cycle was originally conceived] the engine would have four combustion chambers connecting to the single nozzle, a bypass system and the same large turbomachinery, intake and heat exchanger,” says Thomas. “There is a view that you could modularize the engine to a far higher degree, so that you could have four compressors and still have a large heat exchanger. From this point onward you could go completely modular, so if you could demonstrate one element, then it is all about integration.”

There are other advantages, too, says Thomas: “Being a JSF-size engine, it also gives us the ability to do a rapid demonstrator that can use off-the-shelf components. So you do not have to develop everything such as pumps, compressors and other elements.” The change in scale has “been good and refreshing,” he notes. “Now we are saying, ‘Let’s get this thing done and moving!’ ”

REACTION ENGINES’ SABRE DEMONSTRATOR PLAN

  • Ground test SABRE version will be ‘JSF-size’ engine
  • Revised sizing better suited to potential X-plane and early air vehicle applications
  • SABRE bridges power gap between air-breathing and rocket engines
  • Three main test phases identified culminating in flight demonstrator in 2020s
  • Development plans aimed at both European and U.S. applications



Although the demonstrator could have been smaller, Thomas says, “We think we have found a sweet spot with utility, where you can still see extrapolation to an end product. We are still in the design phase at the moment, and before the end of the year we aim to go through a design review that allows us to procure the first parts of the demonstrator.”

Reaction’s demonstrator road map is divided into three main phases, the final part of which culminates with flight testing early next decade. The first phase, from this year to 2020, focuses on proving the core of the SABRE and the heat exchanger. “We are bringing together the core system as a dedicated demonstrator, which will allow us to prove that the thermodynamic cycle actually stacks up and that the helium-based cycle is capable of generating thrust,” says Thomas.

SEE ALSO
United Launch Alliance Vulcan Engine Reuse Gains Ground http://aviationweek.com/new-space/united-launch-alliance-vulcan-engine-reuse-gains-ground
Reaction Engines Reveals Inner Secret Of Sabre Propulsion Technology http://aviationweek.com/technology/reaction-engines-reveals-inner-secret-sabre-propulsion-technology

The basic principle of the SABRE cycle depends on a precooler that chills the incoming air from more than 1,000C (1,800F) to −150C (−240F) in less than 1/100th of a second, before passing it through a turbocompressor and into the rocket combustion chamber. Here it is burned with subcooled liquid hydrogen fuel. To chill and dry the incoming air, the SABRE uses a closed-cycle helium loop consisting of miles of tightly packed, thin-walled tubing that cools down the air only to the point where it forms a vapor. The vaporized air is then injected by the turbocompressor at high pressure into the combustion chamber. For higher-altitude operation and speeds over Mach 5 for the acceleration to Mach 25 and orbital velocity, the engine switches to onboard liquid oxygen supply and runs as a semiconventional closed-cycle rocket engine.

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Reaction Engines SABRE engine precooler tube matrix
Helium at 200 bar pressure is passed through the red-capped ports into the precooler tube matrix, which is made up of about 2,000 km (1,240 mi.) of 1-mm-dia. tubing with wall thicknesses of 20 microns. Credit: Mark Wagner/aviation-images.com


“We are looking to do the first test within the next 12-15 months, and after the heat exchanger the core test is the one we are positioning for in the 2019 time frame,” says Thomas. Tests would focus on the low fuel consumption potential of the cycle, as well as operability work covering transients, startups and shutdowns. Key tests will validate the performance of the all-important heat exchanger system, which flows a mix of methanol and water forward through the matrix of tubes against the direction of the airflow. “So there is a drumbeat demonstration over the next few years, and in parallel we will develop the rocket elements of the system,” he adds.

The second phase will focus on integrated engine tests in 2020-2021. “At a point in time, we will integrate the whole lot and test that early in the next decade. This side of 2020, we will demonstrate the first two elements, and then [later in] 2020 integrate the full system and put it to test,” Thomas says. The full-up evaluation will therefore link up precoolers and thrust chambers and take the engine through the full operating range with heated inlet air.

Sea-level testing of the high-Mach number SABRE cycle is representative because the atmosphere is both the source of its energy and the reaction mass, says the company. Using the heat exchanger, the test team plans to modulate the air entering the engine. Higher velocity air will be simulated by heating the air flow and, as the temperature of the air entering the engine will remain ambient thanks to the precooler, Thomas says, “we can simulate that on the ground all the way from Mach 0-5.” In addition, inlet tests will be conducted in wind tunnels to evaluate flow conditions.

This ability to ground test to the equivalent of Mach 5 is one of the cycle’s key attributes, according to Reaction. “Scramjets are a fantastic concept, but they are very expensive to develop because you have to fly them to get a few seconds of data,” says Thomas. “But the SABRE looks more like a jet engine, and you can do a lot of testing on the ground because of the heat exchanger, which gives you stable entry conditions throughout the whole operating regime.”

For the third phase covering flight testing, Reaction is “looking at various concepts, whether it is an X-plane or a flight demonstrator aircraft, or a combination of those assets,” he adds. “The X-plane feels like the right territory for something like that.” Targets for the flight-test engine include inlet and bypass demonstrations, complete propulsion integration, maintainability and reliability. As the hypersonic engine will be closely integrated into whatever airframe it powers, the flight test will also include a liquid-hydrogen-fueled demonstration and evaluation of an integrated airframe structure concept and high-temperature materials.

Reaction is currently committed to testing the SABRE core in the UK. “That means we have to build a test facility, and that is a big infrastructure project,” says Thomas. “We are a few weeks away from submitting planning applications for a test facility close to Culham [England],” he adds. The site will incorporate a hydrogen/air-breathing preburner to condition the air for core tests. Evaluation of the rocket nozzle continues at Airborne Engineering’s test facility at nearby Westcott, while parts for the complex heat exchanger are made by Reaction at Culham, as well as by Crossman Engineering and Brite Precision, two Didcot, England-based companies.

Sustained through its formative years by $75 million of backing from private investors, Reaction’s growth is accelerating through the injection of $90 million in UK government investment as well as $31 million from BAE Systems, which acquired 20% of the company in 2015. “BAE brings lots of expertise and capability we can deploy on the program,” says Thomas. “They have great systems integration capability and knowledge of how to work partnerships with industry and governments. They ticked all the boxes for us and their approach is very refreshing.”

Reaction says it is “seeking European partners for some of the building block technology” for the demonstrator. Initial prospects include ramjet developer Bayern-Chemie, part of missile manufacturer MBDA, as well as Spanish engine-maker ITP—recently acquired by Rolls-Royce.

However, Reaction is also eagerly developing its potential interests in the U.S. through a recently established Colorado-based subsidiary led by former Lockheed Martin Space Systems architect Adam Dissel. “This enables us to have more constructive discussions with U.S. agencies,” says Thomas. Treading a careful path in terms of export control, Reaction is “being as careful as we can possibly be,” he notes. “Designing and making an article here in the UK for testing may result in that article remaining in the U.S., and we are fine with that. If that gets the job done and puts results in the hands of decision-makers, that is a price we would be willing to pay.”

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Message le Mer 5 Oct 2016 - 21:48


Quand on voit la tete du moteur on constate (on le savait) que ce n'est pas gagné au niveau de l'indice structurel. Mortel pour un SSTO.

Pline

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