¿Por qué el motor SABRE tiene estatorreactores?

Al arrancar el motor, los estatorreactores no proporcionarían empuje, pero en esta etapa del vuelo no hay necesidades de enfriamiento excesivas, por lo que no hay "exceso de hidrógeno" para quemar en ellos de todos modos.

En medio del régimen de vuelo, la entrada de aire está desacelerando más aire del que se necesita, al recalentar este aire adicional con el exceso de hidrógeno en los quemadores del estatorreactor, se mitiga esta resistencia del ariete adicional.

Al final del vuelo, cuando el aire entrante está más caliente, casi no hay aire disponible para los quemadores de derivación, por lo que nuevamente producen poco empuje.

Hay una feliz coincidencia de que las condiciones bajo las cuales un estatorreactor es más efectivo son también las condiciones en las que las góndolas SABRE tienen hidrógeno y aire de repuesto.

El uso de hidrógeno aguanieve (directamente) reduciría la cantidad de combustible necesario para enfriar el aire entrante y, por lo tanto, reduciría el desperdicio en la parte final del vuelo, pero eliminaría potencialmente la ventaja que brindan los estatorreactores en la parte media del vuelo.

Si se usara hidrógeno granizado como usted sugiere, aumentaría la complejidad del sistema: el hidrógeno caliente tendría que devolverse al área del tanque y mantenerse en tanques que deberían poder hacer frente a la presión creciente durante todo el vuelo.

El uso de hidrógeno aguanieve aumentaría la complejidad del abastecimiento de combustible: uno de los objetivos de diseño de Skylon es tener procedimientos de abastecimiento de combustible simples, rápidos y automatizados (40 minutos para conectar, llenar y desconectar) . Agregaría tecnologías adicionales no probadas a la mezcla. Otro objetivo de diseño de Skylon es minimizar el riesgo de desarrollo mediante el uso de técnicas y materiales bien entendidos, al menos para el primer lote.

Para combustible sólido, un cohete con aumento de aire tiene aproximadamente el doble de ISP. Aparentemente, un estudio sobre un motor LH2/LOx aumentado con aire esperaba un ISP de alrededor de 830, pero no he encontrado una fuente en la que confíe para eso. Se espera que SABRE entregue un ISP con un pico de 3600 en su fase de respiración de aire

Otra razón por la que hay poco beneficio en el uso de hidrógeno líquido es que el calor latente de fusión es bajo, alrededor de 58 j/g, y la capacidad calorífica específica del hidrógeno líquido por debajo de la temperatura planificada de 18 K también es baja, alrededor de 8 j/gK, por lo que usar el hidrógeno aguanieve ganaría alrededor de 80 j/g. Cuando se compara con 447 j/g para el calor latente de fisión y los 10-15 j/gK SHC en el rango de operación de 18-500 K del preenfriador, dando alrededor de 6400 j/g utilizando hidrógeno aguanieve representaría un ahorro de alrededor del 1,25 % del desperdicio. Combustible a gran altitud y porción de Mach del vuelo.

OrangePeel52 señala acertadamente que la fragilización por hidrógeno es un problema; para minimizarlo en el diseño de SABRE, el helio se usa como fluido de trabajo en un "bucle" para enfriar el aire entrante, pero a su vez es enfriado (y comprimido efectivamente en un ciclo Brayton) por el hidrógeno, por lo que es el hidrógeno el calor. se vierte en.

En última instancia, diseñaron el motor de esta manera porque creen que es la solución más factible para el problema que tienen en mente. Otros motores pueden ser mejores para otros escenarios.