Jak pewnie pamiętacie, angielska firma Reaction Engines pracuje nad rewolucyjnym silnikiem odrzutowo-rakietowym. Szybkie podsumowanie – silnik ten ma w czasie rzeczywistym skraplać powietrze i używać je w silnikach rakietowych napędzanych mieszanką właśnie tego powietrza oraz ciekłego wodoru. Zasada działania silnika jest bardzo skomplikowana, jako że wraz ze wzrostem wysokości trzeba dodawać coraz więcej ciekłego tlenu by wszystko działało.
Jak widać silnik ten wymaga wielu nowych rozwiązań, które wcześniej nie były stosowane. Jednym z nich jest komora spalania silnika rakietowego w której spalanie jest stabilne w szerokim zakresie stosunku ciekłego tlenu do ciekłego azotu. Jednak największym wyzwaniem jest system skraplania „na bieżąco” powietrza. Musi on obniżyć temperaturę olbrzymich ilości powietrza wpadającego do silnika z 1000C do -150C w czasie mniej niż 1/100 sekundy.
Okazuje się że samo chłodzenie nie jest takie trudne – wystarcza dziesiątki kilometrów cienkich, miedzianych rurek w których przepływa gazowy hel o bardzo niskiej temperaturze i już można schładzać. Ale działa to tylko jak powietrze jest idealnie suche. W momencie kiedy pojawia się wilgoć, całe rozwiązanie błyskawicznie obrasta lodem i przestaje działać (lód jest świetną izolacją).
Jednak konstruktorzy silnika jakoś sobie z tym poradzili. Do tej pory był to wielki sekret, ale AviationWeek opublikował wczoraj artykuł o tym w jako sposób rozwiązano ten problem. Rozwiązanie jest bardzo interesujące. Żeby woda nie zamarzała, silnik używa metanolu. Oczywiście nie da się go po prostu tak wtrysnąć do wlatującego powietrza jako że przy -150C nawet metanol jest ciałem stałym i nic by to nie dało. Więc konstruktorzy stworzyli system w którym metanol płynie „pod prąd” – od najzimniejszego miejsca w silniku gdzie jest on jeszcze płynny (metanol zamarza przy -97.6C) aż do cieplejszych okolic. W trakcie tego płynięcia rozpuszcza on w sobie skroploną wodę. Kluczowe jest takie dawkowanie metanolu by zebrał on po drodze 100% skroplonej wody i żeby w każdym punkcie jego drogi temperatura zamarzania mieszanki metanolu i wody była niższa niż temperatura rurek w tym miejscu. Na wyjściu mieszanka składa się głównie z wody z niewielką ilością metanolu, a silnik ją po prostu wyrzuca na zewnątrz.
Rozwiązanie genialne, jednak diabeł siedzi w szczegółach. Trzeba tak zaprojektować wymiennik ciepła oraz system dostarczania metanolu by stale mieszanka tegoż z wodą była płynna. Należy także tak zbudować wymiennik ciepła by metanol z wodą mógł płynąć „pod prąd” poruszającego się z prędkością MACH 5 powietrza. Wygląda na to że firmie się to udało…
