德國政府簽訂合同攜手航天初創公司Polaris開發Linear AeroSpike太空引擎
航空航天初創公司Polaris Raumflugzeuge已被德國政府的Bundesamt für Ausrüstung, Informationstechnik und Nutzung der Bundeswehr (BAAINBw)(聯邦國防裝備、信息技術和在役支持辦公室)授予合同,開發和試飛一種革命性的Linear AeroSpike (LAS)發動機,用一個彎曲的空氣牆狀結構取代傳統火箭噴管。
傳統的火箭可以很容易地以其鐘形噴嘴辨識,這些噴嘴加速了從燃燒室中射出的熱氣。這是一個非常成功的設計,一個世紀以來變化不大,但它仍然有很多需要改進的地方–特別是因為化學火箭的運行已經接近其理論極限。
作為一個替代方案,工程師們自1950年代以來一直在研究LAS,從舊的塞式噴嘴發動機發展而來,AeroSpike發動機的想法是,它沿用傳統的火箭喇叭口噴嘴,但切掉它的一邊。
傳統鐘形火箭噴嘴的工作原理是通過控制推進劑氣體的膨脹來加速其速度。它是通過喇叭口的幾何形狀來實現,並為特定的環境空氣壓力設計。這就造成了一個問題,因為空氣壓力隨著海拔高度的變化而變化,這意味著為海平面設計的火箭在上升過程中會失去效率。
這就是多級火箭的一個原因。在更高的高度,助推器需要一個不同的火箭發動機。即使它是用於升空的同一引擎,上面一級的引擎也需要一個不同的喇叭口配置來處理壓力的差異。
AeroSpike的解決方案是,一側具有與鍾形噴嘴相同的橫截面,而另一側是開放的,頂部是燃燒室,當熱氣離開燃燒室時,AeroSpike只包裹一側,而另一側的空氣壓力則取代了缺少的鐘形截面的位置。
如果配置得當,AeroSpike將在海平面上以最佳狀態工作。隨著它的上升和氣壓的下降,虛擬的鐘形噴管會膨脹,以時刻保持發動機的效率。這使工程師們有機會建造一個與傳統發動機一樣高效的發動機,可以從地面到太空工作,而且更簡單、更小、更輕。這意味著釋放出更多的空間和重量,以獲得更多的燃料和提升更大有效載荷的能力。這也意味著飛船具有更大的高度上限、範圍和馬赫以上的速度。
問題是,在理論上處理AeroSpike發動機是一回事,而在實踐中建造一個是另一回事。最大的障礙是它們會產生巨大的熱量,需要新的材料和冷卻系統來應對,並需要3D打印技術來製造它們。
然而,這並沒有阻止美國宇航局為其航天飛機的後繼者X-33/VentureStar開發一個版本,並在SR-71黑鳥的背上測試一個冷流演示器。
根據新的合同,Polaris Raumflugzeuge的任務是開發和飛行一個LAS發動機,該發動機可被集成到一個按比例的示範航天飛機上,該飛機比該公司以前製造的三個飛行器更大更重。如果成功的話,這將標誌著氣釘發動機首次在飛行中被發射。