英国研发能太空飞行的飞机引擎

云霄塔太空飞机(Skylon)的飞行想像图,机翼两端装着军刀引擎(Sabre)(图/下个大未来)

如何使飞机飞得更快更高,以及怎样使太空船更有效率的进入太空,一直是航太工程师的研究课题,飞机需要空气助燃因此上不了太空,而火箭又花费太多燃料,都有各自的优缺点,却无法合为一体。如今英国研发团队设计出一种用于超高速飞机,又能运用在太空船的新型引擎,可能是航空科技又一次「飞跃式突破」。

下一个大未来(Next Big Future)报导,著名的美国洛克希德SR-71「黑鸟」(Black bird)就是以3.35马赫创下难以超越的世界最快飞机纪录,它使用的与现行飞机所用的涡轮扇引擎构造相似,因此这已经是涡轮扇引擎最高推力的上限。若要再往上推升,就必须改用更高喷气量的引擎。在过去40年,航太专家一直把研究重心放在冲压引擎(Ramjet)的研究,不过进展却很有限,美国的X-43冲压引擎试验机的数次试飞,失败的机率比成功要高,仍无法成为稳定的动力来源。

军刀引擎的剖面图,它是吸气式喷气引擎与火箭引擎的混合体。(图/reactionengines)

如今英国的反应引擎公司(Reaction Engines Ltd),提出了军刀引擎(SABRE)计划,原名是「协同吸气式火箭引擎」(Synergetic Air Breathing Rocket Engine),据称能在飞行至5.4马赫,并且一举进入太空轨道,使飞机与太空船不再有所区格。

军刀引擎最大的改变就是它不以航空燃油做为燃料,而是改用太空火箭常用的液态氢,并且自己携带液态氧。它在低空飞行,空气浓度较足时,就像一般的喷射机一样,吸收氧气来助燃,帮助液态氢燃烧。然而当军刀引擎达到26公里的高空,氧气极为稀薄的环境时,它就会改用机上内藏的液态氧来为助燃,以到达太空轨道,这种设计使得军刀引擎是个飞机与火箭的综合体。

这个设想也得到美国空军的合作研究,美国空军实验室已经开始研究相关技术,包括液态氢为动力的进气式飞机引擎,以及在高空环境的切换可否顺利的相关问题等。以军刀引擎为动力的太空飞机称为「云霄塔」(Skylon),在概念中,云霄塔相当大,全长84公尺、全重275吨,预计在2020年可以进行初步试飞。