Thứ Năm, 18 tháng 7, 2013

Chính phủ Anh tài trợ 60 triệu bảng cho dự án máy bay vũ trụ Skylon

Skylone_01

Hôm thứ 3, chính phủ Anh đã công bố đầu tư 60 triệu bảng cho dự án máy bay vũ trụ Skylon của Reaction Engine. Skylon là thiết kế máy bay vũ trụ sử dụng động cơ tiên tiến mang tên SABRE - được xem là bước đột phá lớn nhất từ trước đến nay về động cơ phản lực. Khoảng đầu tư được chính phủ Anh phê chuẩn là động thái phản hồi tích cực trước sự kiện Cơ quan hàng không châu Âu (ESA) thử nghiệm thành công SABRE và toàn bộ số vốn sẽ được sử dụng để phát triển mở rộng động cơ.

Skylone_02
Thử nghiệm thực tế hệ thống làm lạnh trước pre-cooler của SABRE.

SABRE viết tắt của Synergistic Air-Breathing Rocket Engine là động cơ phản lực tĩnh siêu âm (scramjet). Động cơ tiêu thụ ít nhiên liệu đẩy hơn nhờ khả năng hoạt động linh hoạt, vừa là động cơ phản lực trong môi trường khí quyển, vừa là tên lửa đẩy trong môi trường không gian. Vì vậy, động cơ không cần mang theo nhiều oxy để đốt cháy nhiên liệu hydro lỏng. Đây là một ý tưởng được hình thành kể từ những năm 1950 nhưng mãi đến thời điểm hiện tại thì công nghệ mới cho phép hiện thực hóa.

Skylone_03
Hình ảnh mặt cắt ngang động cơ SABRE cho thấy hệ thống tản nhiệt pre-cooler màu xanh.

Điểm độc đáo nhất trên động cơ SABRE chính là công nghệ làm lạnh trước "pre-cooler". Động cơ yêu cầu luồng khí đi vào phải được nén ở áp suất 140 atm, do đó không khí sẽ trở nên rất nóng, có thể làm tan chảy mọi loại vật liệu chịu nhiệt tốt nhất. Vì vậy, trước khi được đốt cháy, luồng khí đi vào phải được làm lạnh đột ngột bằng các bộ chuyển đổi nhiệt. Ban đầu, các kĩ sư tại Reaction Engine đã thử nghiệm với loại chất làm lạnh sâu hydro cryogenic cho các bộ chuyển đổi nhiệt nhưng kết quả là quá hao phí nhiên liệu và hydro dễ làm giòn kim loại. Để khắc phục, họ đã sử dụng một hệ thống tuần hoàn heli kín gồm các ống có đường kính nhỏ, sắp theo hình xoắn ốc chứa khí heli đặc. Hệ thống được thiết kế để làm lạnh nhanh dòng khí từ 1000 độ C xuống - 150 độ C trong chỉ 1/100 giây.

Skylone_04
Mô phỏng Skylon hạ cánh xuống đường băng.

Bên cạnh công nghệ làm mát pre-cooler, SABRE còn có đặc tính linh hoạt cao với 2 chế độ: khi bay trong bầu khí quyển trái đất, động cơ vẫn hoạt động như một động cơ phản lực thông thường cho đến khi đạt tốc độ Mach 5 ở độ cao 25 km. Kể từ đây, SABRE sẽ chuyển sang chế độ tên lửa thuần, sử dụng oxy lỏng nạp sẵn để bay vào quỹ đạo ở tốc độ Mach 25 (30.600 km/h). Nhờ khả năng hoạt động linh hoạt, tiết kiệm nhiên liệu nên động cơ SABRE sẽ giúp Skylon thực hiện các chuyến bay đi và về chỉ trong 1 lần bay mà không cần đến thùng nhiên liệu dự trữ hay động cơ đẩy phụ. Đồng thời, thiết kế gọn nhẹ của động cơ sẽ giúp máy bay vũ trụ Skylone có thể cất/hạ cánh tại các đường băng thông thường.