Actu - Sabre, le réacteur hypersonique, a fait un pas de plus

[RSSBot]

Un jour, un avion de 143 m de long transportera 300 passagers à Mach 5. C'est ce que promet une entreprise britannique, Reaction Engines, qui vient d'annoncer un résultat crucial pour son moteur Sabre : il est possible de refroidir un flux d'air de 1.000 °C à -150 °C en un centième de seconde sans aucune formation de glace...
Découvrez notre galerie sur les avions du futur
Un discret communiqué de presse de Reaction Engines, une entreprise britannique dirigée par Alan Bond, rappelle que le...

Lire la suite : Sabre, le réacteur hypersonique, a fait un pas de plus
Les actualités Futura-Sciences

[Publicité]

[kalish]

Petite question à Geb, la géométrie joue-t-elle un rôle dans le refroidissement très rapide? A quelle température est le liquide de refroidissement?

[Holas]

J'ai comme l'impression que la maintenance de cette appareil va être énorme. Il va falloir nettoyer/vérifier ces échangeurs souvent au vu de la complexité/fragilité.

J'espère que ça ne finira pas comme cela

[Geb]

Salut kalish,

Petite question à Geb, la géométrie joue-t-elle un rôle dans le refroidissement très rapide? A quelle température est le liquide de refroidissement?

Je ne suis pas un expert du moteur SCIMITAR, mais la géométrie joue sans aucun doute un rôle dans le refroidissement. Je vais essayer de faire de mon mieux pour te répondre.

J'ai pris le temps de recopier une petite partie du discours d'Alan Bond dans une conférence du 10 mars 2010 à l'Université de Strathclyde :

The air flows radially in trough the heat exchanger and the cold helium flows in through the header out along this spiral track to the outside and then out here. So this heat exchangers got the air in cross flow. But the overall effect of the heat exchanger is pure counter flow almost. And this heat exchanger got extremely high effectiveness, 92-95% effectiveness.

En outre, dans le SABRE comme dans le SCIMITAR, c'est de l'hydrogène liquide à 16K qui sert à refroidir l'air, mais on a un fluide intermédiaire entre l'air chaud et l'hydrogène cryogénique sortant des réservoirs : de l'hélium. C'est donc l'hélium qui assure le transfert de chaleur. Dans le SCIMITAR, à Mach 5, on a un flux continu de 90 kg/s d'hélium. Quant à la température minimale de l'hélium, elle n'est pas divulgué à ma connaissance. La raison étant qu'elle varie tout le temps. Seule la température maximale de l'hélium (constante quel que soit la vitesse) est divulgué : ~950 K dans le SABRE, 1098 K dans le SCIMITAR.

À propos du SCIMITAR :

For example the SCIMITAR precooler has a predicted mass of 940 kg. At Mach 5 cruise conditions the precooler handles 172 kg/s of air at a recovered temperature of 1250 K that it cools to 665 K whilst incurring an airside pressure drop of 0.4 bar. This gives an installed power/weight ratio of about 110 kW/kg.

En comparaison, le precooler du SABRE pèserait 1250 kg, il devrait traiter environ 400 kg/s d'air également à 1250 K (température réelle et pas dans le cadre d'un gaz parfait) qu'il devrait refroidir jusqu'à -140°C environ. L'échange de chaleur devrait donc se faire à un rythme estimé à 400 MJ/s et le rapport puissance sur poids serait donc, dans le cas du precooler du SABRE, de 320 kW/kg (3 fois supérieur aux performances demandés au precooler du SCIMITAR).

Cela dit, Alan Bond n'a jamais caché que construire le SCIMITAR serait bien plus difficile, pour une raison simple : le SCIMITAR aurait une durée de vie de 15000 heures (pour avoir un tant soit peu d'utilité dans l'aviation civile), tandis que le moteur SABRE devrait fonctionner 50 heures (le temps de 200 aller-retour en orbite basse).

Cordialement.

[A voir en vidéo sur Futura]

[eklipse]

est ce bien realiste AVEC LE PRIX DU PETROLE QUI GRIMPERA D'ICI 20 ANS ?

[Geb]

est ce bien realiste AVEC LE PRIX DU PETROLE QUI GRIMPERA D'ICI 20 ANS ?

L'avion hypersonique A2 (Mach 5) décrit dans l'actu de F-S est le résultat d'un concours de l'Union Européenne qui visait à imaginer un avion capable de faire le trajet Bruxelles-Sydney dans un délais de 4 à 2 heures. L'A2, proposé par la société britannique Reaction Engines Ltd. serait théoriquement capable d'effectuer ce même trajet en 4h40.

Je ne pense pas que ce projet soit à prendre au sérieux dans un futur proche étant donné que c'est le résultat d'un concours. Ce sur quoi Reaction Engines concentre toutes ses ressources à l'heure actuelle, c'est son projet de lanceur orbital monoétage SKYLON D1.

Cordialement.

[Publicité]

[kalish]

Ok merci pour les précisions, c'est ce que je voulais savoir, je pensais à un effet de mécanique des fluides qui jouerait un rôle important, mais si on a quelque part de l'hydrogène à 16 k ça change tout.Le truc révolutionnaire c'est donc d'empêcher la condensation de l'eau, la seule solution que je vois est d'extraire l'eau, ou de la dissocier, (mais le mélange gazeux O2, H2 ne resterait pas à l'état gazeux longtemps je pense) quand au moyen, j'en sais fichtre rien.

[toothpick-charlie]

bonjour,

je ne comprends pas bien ça :

En mode avion, le réacteur avale de l’air à Mach 5. À cette vitesse, le frottement est tel que l’air s’échauffe à environ 1.000 °C à l’entrée du réacteur.

je ne comprends pas comment l'air peut s'échauffer par frottement à l'entrée du réacteur, puisqu'à l'entrée il n'a encore frotté sur rien.

[Geb]

Le truc révolutionnaire c'est donc d'empêcher la condensation de l'eau, la seule solution que je vois est d'extraire l'eau, ou de la dissocier, (mais le mélange gazeux O2, H2 ne resterait pas à l'état gazeux longtemps je pense) quand au moyen, j'en sais fichtre rien.

Les échangeurs de chaleur de REL sont révolutionnaires à plus d'un titre. Tout d'abord, l'épaisseur des tubes est 4 à 5 fois moins épais que les meilleurs modèles américains.

Ensuite, la masse spécifique de l'échange de chaleur (en kW/kg) est 14,4 fois plus importante que ce qu'on pensait possible techniquement à l'ESA. Pour finir, le système anti-givrage est également une grande avancée, peut-être la plus significative. Je rappelle que les Américains de la NASA s'y essayent (en accumulant les échecs) depuis le projet Aerospaceplane en... 1961.

Comme tu le sais déjà, Alan Bond (l'inventeur du moteur SABRE) et ses collègues du temps de HOTOL, ont rempli quelques brevets classés "secret défense" pendant quelques années. En ce qui concerne les propositions en matière de système anti-givrage, je n'en ai trouvé que trois :

- GB2230594 (déposé par Bryan Leslie Belcher le 21 avril 1989, rendu public le 24 octobre 1990)

It is an object of the present invention to provide a heat exchanger which has improved resistance to the build-up of frost on its matrix.

Bryan Belcher était employé chez Rolls-Royce à l'époque.

- GB2241742 (déposé par John Lanfear Scott-Scott le 23 mars 1988, rendu public le 11 septembre 1991)

Un brevet qui porte le titre évocateur de "Minimizing the effects of icing in the intakes of aerospace propulsors". Tu auras sans doute reconnu John Scott-Scott, fondateur de Reaction Engines Ltd., aujourd'hui à la retraite.

- GB2241537 (déposé par John Scott-Scott, Bryan Belcher et Alan Bond le 23 mars 1988, rendu public le 4 septembre 1991)

Un brevet qui porte lui aussi un titre évocateur : "Prevention of icing in the intakes of aerospace propulsors". En plus Scott-Scott et Belcher, en tant qu'inventeur apparaît également Alan Bond.

Cela dit, il est fort probable que ce système n'ait aujourd'hui plus rien de commun avec ce qui était proposé à l'époque, pour une raison simple : ça n'avait pas marché.

Cordialement.

[Geb]

je ne comprends pas comment l'air peut s'échauffer par frottement à l'entrée du réacteur, puisqu'à l'entrée il n'a encore frotté sur rien.

En effet, la phrase est un peu confuse. En fait, pour calculer la température de stagnation de l'air en fonction de la vitesse, on utilise, en première approximation, une relation standard, partant d'une température ambiante de ~220 K (une température assez courante à l'altitude de vol considérée), :

T = 220 x (1 + 0,2M²)

"M" étant le nombre de Mach correspondant à la vitesse.

Donc, la température de stagnation de l'air augmente comme suit :

Mach 1 = 264 K
Mach 3 = 616 K
Mach 5 = 1320 K
Mach 7 = 2376 K
Mach 10 = 4620 K

Cordialement.

[Geb]

Plus de détails sur les débuts (2005-2008) du programme LAPCAT (budget 7,1 millions d'euros) ici :

Publishable Final Activity Report

Les infos sur l'A2 sont pages 9 à 13 puis pages 17 à 20.

Cordialement.