Ciekawy artykuł o Lynx i XCOR Aerospace

Space.com opublikowało wczoraj artykuł o Lynx i XCOR Aerospace. W sumie to nie znalazłem w nim nic nowego, ale warto przypomnieć trochę ważnych szczegółów, szczególnie że od pierwszego lotu Lynx’a dzieli nas mniej-więcej rok. Właśnie – to najważniejszy szczegół – firma planuje pierwsze loty na początku 2017 roku (pierwotnie planowano pierwsze loty w okolicach 2013 roku). Jednak wersja nad którą pracuje obecnie firma jest tylko prototypem, który może maksymalnie osiągnąć około 60 km. Następny egzemplarz będzie poprawiony i ma osiągać 103 km. Docelowo firma marzy o zbudowaniu SSTO, ale w tym momencie to tylko marzenia i nie ma żadnych konkretnych planów ich realizacji. I słusznie, bo deficyt prędkości jest olbrzymi – Lynx będzie docelowo rozpędzał się do około 1 km/s. Żeby osiągnąć orbitę trzeba się rozpędzić mniej-więcej do prędkości 7 km/s. Ale ten 1 km/s pozwoli na osiągnięcie 103 km nad ziemią i około 5 minut lotu balistycznego. Niestety w odróżnieniu od SpaceShipTwo, pasażer Lynx nie będzie mógł opuścić siedzenia i polatać sobie po kabinie. Kabina jest maleńka – ledwo się mieszczą w niej pilot i pasażer (żeby się zmieścili w skafandrach ciśnieniowych, nie siedzą oni obok siebie – pasażer siedzi przesunięty trochę do tyłu w stosunku do pilota. 
Cały lot Lynx’em ma trwać około godziny. Profil lotu pierwszej wersji zakłada start z pasa startowego a następnie gwałtowne wznoszenie się – silniki mają pracować około 2 i pół minuty. Następny fragment lotu przebiega balistycznie – pojazd wznosi się na maksymalną wysokość a następnie spada bezwładnie aż do wysokości około 20 kilometrów. Dopiero tam następuje manewr wyprowadzenia z lotu nurkującego i resztę lotu pojazd odbywa jako szybowiec. Ta pierwsza faza lotu trwa troszkę ponad 5 minut, ale wylądowanie jako szybowiec z 20 km zajmuje znacznie dłużej – co najmniej 15 minut. W wersji osiągającej 103 km profil jest podobny, ale silnik działa trochę dłużej (o 30 sekund) i dzięki temu czas lotu balistycznego jest dłuższy (wyprowadzenie z lotu nurkującego jest po ponad 7 minutach). 
Firma ma nadzieję latać siedem dni w tygodniu, po cztery loty dziennie. Będzie to możliwe dzięki nowatorskiemu rozwiązaniu problemu pompowania paliwa i utleniacza do silników – zamiast turbopomp, używane będą pompy tłokowe działające w dość dziwnym cyklu termodynamicznym. Znalezienie dokładnego opisu jak to działa zajęło mi trochę czasu, ale chyba już wiem – zasada jest dość prosta, choć jak zwykle diabeł siedzi w detalach – pompa napędzana jest gazowym, gorącym tlenem powstałym w wyniku chłodzenia komory spalania. Po rozprężeniu w pompie tlen używany jest na trzy sposoby – część przechodzi przez wymiennik ciepła i ogrzewa kerozynę a następnie używana jest do utrzymania ciśnienia w zbiorniku ciekłego tlenu, część podgrzewa ciekły tlen wracając do stanu ciekłego i wraca do zbiornika, a część jest mieszana z ciekłym tlenem za pomocą dyszy Bernoulliego. W ten sposób można uzyskać dużą różnicę ciśnień między wejściem a wyjściem pompy a jednocześnie nie marnować niepotrzebnie paliwa czy utleniacza. Warto zauważyć że takie rozwiązanie jest możliwe jedynie w małych silnikach – przy pewnym rozmiarze silnika powierzchnia dyszy i komory spalania jest za mała by wygenerować wystarczającą ilość energii do napędzania pompy paliwa. Teoretycznie ogranicza to ciąg silnika działającego w takim cyklu do kilkuset kN. Na szczęście silniki Lynx mają ciąg o rząd wielkości mniejszy i taki cykl jest możliwy.
Podsumowując – rozwiązanie Lynx jest bardzo ciekawe, ale nie jest zupełnie podatne na skalowanie – o ile nie powinno być problemów technicznych ze zbudowaniem samolociku wynoszącego dwie osoby na wysokość 100 km, o tyle jestem dość sceptycznie nastawiony do ich orbitalnych planów.
admin Opublikowane przez: