Skylon & Sabre

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.

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

...
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.
...

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 ?

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 (?).

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

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.

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.

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) ?

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

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

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...

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...

Spoiler: