云霄塔
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简介
云霄塔是英国公司Reaction Engines Limited(Reaction)为可重复使用的单级到轨道的航天飞机所做的一系列概念设计,使用SABRE,一种联合循环、空气呼吸的火箭推进系统。
该飞行器的设计是一个以氢为燃料的飞机,它将从一个专门建造的加固跑道上起飞,并在26公里(85,000英尺)的高度加速到5.4马赫(相比之下,典型的客机/9-13公里或30,000-40,000英尺),在切换发动机以使用内部液氧(LOX)供应将其带入轨道之前,使用大气的氧气。
它可以携带17吨(37,000磅)货物到赤道低地球轨道(LEO);最多11吨(24,000磅)到国际空间站,比欧洲航天局的自动转移飞行器的容量几乎多45%;或7.3吨(16,000磅)到地球同步转移轨道(GTO),比SpaceX Falcon 9运载火箭的可重复使用模式(截至2018年)多24%。
然后,这个相对较轻的飞行器将重新进入大气层,并在跑道上降落,由陶瓷复合材料表皮保护,免受重返大气层条件的影响。
在地面上时,它将接受检查和必要的维护,周转时间约为两天,并能够完成每个飞行器至少200次的轨道飞行。
随着项目工作的进展,已经公布了一些设计版本的信息,包括A4、C1、C2和D1。关键技术的测试于2012年11月成功完成,使Skylon/的设计从研究阶段推进到开发阶段。
截至2021年,发动机测试设施的地面工程已经在西斯科特完成,目前的计划是在2021年完成工厂并开始xxx次地面发动机测试,到2025年,SABRE发动机可以在高超音速试验台(HTB)上进行无机组的试飞。
在文件研究中,以这种方式运往低地轨道的每公斤有效载荷的成本有望从目前的1108英镑/公斤(截至2015年12月)(包括研究和开发)降至约650英镑/公斤(718.16美元/公斤),在初始支出摊销后,成本预计将随着时间的推移下降得更多。
2004年,开发商估计Skylon C1计划的总寿命成本约为120亿美元。截至2017年,开发和建造Skylon所需的资金仅有一小部分得到了保证。
在最初的几十年里,这项工作由私人资助,2009年开始通过欧洲航天局(ESA)的合同提供公共资金。
2013年7月16日,英国向该项目认捐了6000万英镑,以便建造SABRE发动机的原型;这笔合同于2015年签署。
研究和开发计划
背景和早期工作
Skylon起源于以前的空间开发计划,该计划设想的单级到轨(SSTO)航天飞机被称为HOTOL。
1982年,当几家英国公司开始HOTOL的工作时,国际上对开发和生产可行的可重复使用的发射系统有很大的兴趣,其中最引人注目的可能是美国运营的航天飞机。
与英国宇航公司和罗尔斯-罗伊斯公司合作,出现了一个有前途的设计,英国为其改进提供了200万英镑;英国工程师艾伦-邦德是从事HOTOL的工程师之一。
然而,在1988年,英国决定撤销对该计划的进一步资助,导致开发工作被终止。
航空航天出版物《飞行国际》指出,HOTOL和其他竞争性的航天飞机计划过于雄心勃勃,这种发射系统的开发将涉及更多的研究,进展比以前设想的要慢。
在HOTOL取消的挫折之后,1989年,艾伦-邦德与约翰-斯科特-斯科特和理查德-瓦维尔决定成立他们自己的公司–反应发动机有限公司,利用私人资金寻求开发可行的太空飞机和相关技术。
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1993年,Reaction公司公开披露了它的太空飞机方案,它以展览上激发了艾伦-邦德的灵感的Skylon结构命名为Skylon。
Skylon是根据HOTOL开发过程中的经验教训重新设计的,新概念再次利用了双模式推进系统,使用的发动机可以在大气飞行过程中与外部空气燃烧氢气。
早期,Skylon寻求投资,以资助该飞行器的开发。
Reaction公司还寻求与其他公司建立联系,目的是建立一个由感兴趣的公司组成的国际联合体,以支持该项目。