英國研發能太空飛行的飛機引擎

雲霄塔太空飛機(Skylon)的飛行想像圖,機翼兩端裝着軍刀引擎(Sabre)(圖/下個大未來)

如何使飛機飛得更快更高,以及怎樣使太空船更有效率的進入太空,一直是航太工程師的研究課題,飛機需要空氣助燃因此上不了太空,而火箭又花費太多燃料,都有各自的優缺點,卻無法合爲一體。如今英國研發團隊設計出一種用於超高速飛機,又能運用在太空船的新型引擎,可能是航空科技又一次「飛躍式突破」。

下一個大未來(Next Big Future)報導,著名的美國洛克希德SR-71「黑鳥」(Black bird)就是以3.35馬赫創下難以超越的世界最快飛機紀錄,它使用的與現行飛機所用的渦輪扇引擎構造相似,因此這已經是渦輪扇引擎最高推力的上限。若要再往上推升,就必須改用更高噴氣量的引擎。在過去40年,航太專家一直把研究重心放在衝壓引擎(Ramjet)的研究,不過進展卻很有限,美國的X-43衝壓引擎試驗機的數次試飛,失敗的機率比成功要高,仍無法成爲穩定的動力來源。

軍刀引擎的剖面圖,它是吸氣式噴氣引擎與火箭引擎的混合體。(圖/reactionengines)

如今英國的反應引擎公司(Reaction Engines Ltd),提出了軍刀引擎(SABRE)計劃,原名是「協同吸氣式火箭引擎」(Synergetic Air Breathing Rocket Engine),據稱能在飛行至5.4馬赫,並且一舉進入太空軌道,使飛機與太空船不再有所區格。

軍刀引擎最大的改變就是它不以航空燃油做爲燃料,而是改用太空火箭常用的液態氫,並且自己攜帶液態氧。它在低空飛行,空氣濃度較足時,就像一般的噴射機一樣,吸收氧氣來助燃,幫助液態氫燃燒。然而當軍刀引擎達到26公里的高空,氧氣極爲稀薄的環境時,它就會改用機上內藏的液態氧來爲助燃,以到達太空軌道,這種設計使得軍刀引擎是個飛機與火箭的綜合體。

這個設想也得到美國空軍的合作研究,美國空軍實驗室已經開始研究相關技術,包括液態氫爲動力的進氣式飛機引擎,以及在高空環境的切換可否順利的相關問題等。以軍刀引擎爲動力的太空飛機稱爲「雲霄塔」(Skylon),在概念中,雲霄塔相當大,全長84公尺、全重275噸,預計在2020年可以進行初步試飛。