Jet Gücü ile Roket Gücü Bir Araya Geldiğinde…

Dünyanın yarısını dolaşmak için bir uçağa bindiğinizi hayal edin — 747 ile yaklaşık 20 saat sürecek bir yolculuk. Ancak Mach 5’i aşan hızlarda seyreden hipersonik bir uçuş sayesinde varış noktanıza sadece dört saatte ulaşıyorsunuz.

Bu kulağa bilim kurgu gibi gelebilir, ancak bu tür seyahatler yakında SABRE motorları sayesinde ekonomik bir gerçeklik haline gelecektir. 

SABRE™ —Sinerjik Hava Soluyan Roket Motoru— hem yüksek hızlı uçakları hem de uzay araçlarını itmek üzere geliştirilmekte olan yeni bir motor sınıfıdır. SABRE motorları, bir jet motorunun yakıt verimliliğini bir roketin gücü ve yüksek hız kabiliyetiyle birleştirme konusunda benzersizdir.

Bir aracı yalnızca ses hızının üç katı olan Mach 3’e kadar itebilen jet motorlarının aksine, SABRE motorları hava soluma modunda Mach 5,4 hıza ulaşarak dünya çevresinde seyahat etmeyi, roket modunda ise Mach 25 hıza ulaşarak yörüngeye erişimi mümkün kılıyor.

Dahası, SABRE’nin geleneksel jet motoru mekaniği ile roket itiş gücünü bir araya getiren tasarımı, yatay kalkış ve inişlere imkân tanıyarak gelecekteki uzay limanlarının yeni nesil hava ve uzay araçlarını barındırabilmesini sağlıyor. Ayrıca, çoğu roketin yalnızca tek kullanımlık olmasına karşın, SABRE’nin benzersiz tasarımı, onun Dünya’ya geri dönerek başka bir uçuşu desteklemesine olanak tanıyor — bunu defalarca tekrarlayabiliyor.

İcat = Sadece Ürün Değil, Aynı Zamanda Süreç

SABRE tasarımının merkezinde, Reaction Engines’in yüksek uçuş hızlarında motor bileşenlerinin aşırı ısınmasını önleyen ultra hafif ısı eşanjörleri (ön soğutucu) geliştirerek havacılık motoru teknolojisinde kaydettiği çığır açan ilerleme yer almaktadır.

Bu çığır açan teknolojiye giden yolculuk, yıllar önce Reaction Engines’teki birkaç Ar-Ge uzmanının zihninde başladı. Ancak gerçek sihir başlasın ki, bu vizyoner mucitlerin, tamamen yeni bir itiş yönteminin uygulanabilirliğini kanıtlamak için bir prototip tasarlamaları gerekiyordu.

İlk adım, son derece hafif ancak dayanıklı metalleri ve malzemeleri belirlemek, ardından bunları birbirine nasıl birleştireceğimizi tespit etmekti. Bu eşsiz motor, aşırı koşullara dayanabilecek şekilde bu malzemeleri hazırlamak için metalurjik özellikleri önemli ölçüde farklı olan metallere ve olağanüstü bir termal döngüye ihtiyaç duyacaktı. SABRE’nin mucitleri, 700’den fazla test gerçekleştirerek ilkelerini kanıtlarken, uygulanabilir bir motor konseptini üretmek için gerekli olan titiz süreci tanımladılar ve bu süreci daha da geliştirdiler.

Efsanevi Boyutta İnovasyon

Reaction Engines, bu proje için gerekli süreç ve ekipmanı hesaplarken bir şey netleşti. Motorun ön soğutucusunun — ultra ince ancak inanılmaz derecede sağlam metal borulardan oluşan karmaşık bir sistem — üretimi, son derece özel bir fırın gerektirecekti: Kesinlikle benzersiz bir şekil, geometri ve metalurjiye ulaşmak için titiz bir lehimleme sürecini hassas bir şekilde kontrol edebilen bir fırın.

SABRE, üç temel unsurdan oluşacaktır: ön soğutucu, motor göbeği ve itme odası. Mach 5 ve üzeri hızlara ulaşmak için hayati öneme sahip olan ön soğutucu, soğutma sıvısını taşıyan binlerce ince cidarlı borudan oluşur. Bu, oldukça karmaşık bir sistemdir: Duvar kalınlığı bir insan saçı genişliğinin yarısı kadar olan, yaklaşık iki bin kilometre uzunluğunda mikro ince borular. Her bir bağlantı noktası hava geçirmez şekilde sızdırmaz hale getirilmelidir; bu sayede ön soğutucu, hava sıcaklığını saniyenin kesirinde 1.000 °C’den -150 °C’ye düşürebilir. Bu süreç, havadan yaklaşık 400 MW’lık bir enerji çeker — bu, küçük bir elektrik santraline eşdeğer bir miktardır!

Reaction Engines, kesin teknik özellikleri belirledikten, en uygun malzemeleri ve metalurji yöntemlerini tespit ettikten ve daha önce hiç denenmemiş bir ısıl işlem sürecini planladıktan sonra, Inductotherm Group bünyesindeki Consarc şirketine başvurdu. Vakum ve kontrollü atmosfer eritme alanında yarım asırlık deneyime sahip olan Consarc, bu müşterinin olağanüstü ihtiyaçlarını karşılayacak özel bir fırını tasarlayıp üretebilecek tek iş ortağıydı.

İngiltere merkezli Consarc, onlarca yıllık değerli uzmanlığının yanı sıra, Reaction’ın kendine özgü ve benzeri görülmemiş gereksinimlerini karşılayacak özel fırın teknolojisini tasarlamak üzere güçlü bir Ar-Ge ekibi, mühendisler, teknik danışmanlar ve kurulum uzmanları sağladı. Fırının vakum kapasitesinden sıcaklık kontrolüne kadar her unsuru, kesin ve tekrarlanabilir sonuçlar elde etmek amacıyla hata payı neredeyse sıfır olacak şekilde hassas bir şekilde hesaplandı; bu, mevcut hiçbir fırının yaklaşamadığı bir başarıydı. Bu, ancak bu işin gerçek bir ustasının başarabileceği bir şeydi.

Böylece, Reaction Engines’te küçük bir ekip deneyi olarak başlayan proje, Consarc’ın profesyonel ekibinin çeşitli olası çözümleri belirleyip sunmasıyla altı katına çıktı. Fırınla ilgili planlar genişledikçe, uzman ekibi de büyüdü; Consarc’ın Birleşik Krallık tesisindeki mühendislik, üretim ve kurulum ekipleri, Reaction’ın özel ekipmanının tasarımı ve yapımında kritik bir rol oynadılar.

Bu işbirliğinin sonucu, son derece hassas borulardan oluşan büyük miktarlarda modüler montajları hızlı ve hassas bir şekilde ısıtıp soğutabilen, tüm bunları son derece kontrollü ve tutarlı bir şekilde tekrarlanabilir koşullar altında gerçekleştirebilen, türünün tek örneği bir fırındır. Fırının sıcak bölgedeki yük kapasitesi, 2,5 m çap ve 1,5 m yükseklik ölçüleriyle dünyadaki benzerleri arasında en büyüklerden biridir. Bu muazzam boyut, fırının sadece ön soğutucunun test bileşenlerini değil, aynı zamanda SABRE’nin tam ölçekli üretim versiyonunu oluşturacak bölümleri de barındırabilmesini sağlar.

Test Alanları

Reaction Engines, tesislerine kurulan tamamen özelleştirilmiş bir Consarc vakumlu lehimleme fırını sayesinde, nihai SABRE ön soğutucusunun temelini oluşturacak ısı eşanjörü teknolojisini üretmek için gereken titiz üretim sürecini birkaç yıl boyunca geliştirmeye devam etti.

SABRE’nin modüler tasarımı, her bir bileşenin bağımsız olarak üretilip yerdeki testlere tabi tutulmasına olanak tanır. Temsili teknoloji (HTX olarak bilinir) testleri, 2018 yılının sonlarında, Colorado eyaletinin Watkins kasabası yakınlarındaki Front Range Havaalanı’nda yakında tamamlanacak olan bir test tesisinde başlayacaktır. Bu tesiste yapılacak testler, SABRE’nin Mach 5 hızında karşılaşacağı yüksek sıcaklıklı hava akımı koşullarını simüle edecek ve ön soğutucu teknolojisinin performansını doğrulayacaktır.

Birleşik Krallık’ın Buckinghamshire bölgesindeki Westcott’ta halen inşaatı devam eden ayrı bir test tesisinde, Reaction ekibi 2020 yılından itibaren kritik alt sistemleri ve SABRE motorunun çekirdeğini değerlendirmek üzere testlere başlayacak. Tüm bu yer testleri başarıyla tamamlandığında, süreç devam edecek ve SABRE, bir uçuş test aracına güç sağlayarak gökyüzüne yükselip havacılık tarihinde yeni bir sayfa açacak.

Artık Sınır Gökyüzü Değil

Reaction Engines, hava yolculuğunda devrim yaratacak. Savunma uygulamalarından ticari uçuşlara kadar yeni nesil uçaklara güç sağlayacak olan SABRE, günümüzün geleneksel jet motorlarının iki katı hıza ulaşarak daha verimli seyahat imkânı sunacak. Ayrıca, çift işlevselliği sayesinde bu yeni nesil motor, yalnızca Dünya’nın atmosferinde değil, atmosferin ötesinde de çalışacak; böylece uzaya erişimi çok daha ekonomik hale getirecek ve sonuç olarak uzay yolculuğu için giderek daha iddialı imkânların temelini oluşturacak.

ReactionEngines.co.uk adresinden devrim niteliğindeki SABRE hakkında daha fazla bilgi edinin.