Salve mi chiamo Ennio, per gli amici Bubba. Mi piacerebbe capire il funzionamento del motore SABRE, che concettualmente è molto diverso da un normale scramjet. Se qualcuno mi potesse dare una risposta tecnicamente precisa, lo ringrazio fin da adesso moltissimo.
Intanto benvenuto nel forum! 
Venendo alla tua domanda, il motore SABRE (in pratica quello che equipaggerà il razzo Skylon) funziona in modalità esoreattore, quindi utilizza ossigeno atmosferico, fino a una quota di 26 km e a una velocità di Mach 5 se non ricordo male (1.6 km/s), poi passa in modalità endoreattore per le fasi finali dell’ascesa verso l’orbita, utilizzando l’ossigeno contenuto nei serbatoi. Penso che quest’immagine possa esserti utile: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Sabre-model.jpg
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So che la Marquardt, una ditta americana che lavorò molto sugli statoreattori negli anni '50 e '60, aveva ideato un sistema chiamato LACE nel quale, contrariamente ad uno statoreattore normale, l’ossigeno atmosferico veniva separato dall’azoto e liquefatto prima di essere utilizzato come comburente, e che per il SABRE si sono ispirati a questa architettura. Ma non mi è chiaro che vantaggi ci siano rispetto ad uno scramjet che utilizzi aria normale.
L’ossigeno brucia di più rispetto alla normale d’aria. 
Inoltre, se viene liquefatto, a parità di volume c’è molto più comburente in massa, e il salto termico è enormemente più alto…
Mi chiedo solo come facessero a separare/liquefarre l’ossigeno, in volo ed a un ritmo elevato come quello richiesto dall’alimentazione di un endoreattore… O.O
Ma certo, l’ossigeno puro come comburente è molto più efficiente dell’aria normale, dovevo pensarci subito. Se l’argomento vi interessa, possiamo leggerci questo intanto, http://www.reactionengines.co.uk/downloads/JBIS_v56_108-117.pdf e, se avete voglia di aiutarmi in una ricerca più approfondita, vi ringrazio fin da adesso.
Spinta: 1350 kN a livello del mare, 1800 kN nel vuoto.
Rapporto spinta-peso: fino a 14.
Se vuoi saperne di più, forse questo può interessarti. http://en.wikipedia.org/wiki/SABRE_(rocket_engine)
“Skylon and Sabre aren’t entirely conceptual, either. The heart of the Sabre, the bleeding-edge precooler which will almost-instantly liquefy oxygen from the air has been tested for real and its main obstacle - the matter of not having the precooler clog itself up with ice from water vapour in the air - has been overcome.”
http://www.theregister.co.uk/2012/05/18/space_business_spaceport_report/page2.html
sarebbe molto interessante capire come siano riusciti risolvere il problema della solidificazione del vapore d’acqua contenuto nell’aria alle bassissime temperature a cui lavora lo scambiatore di calore a elio liquido che serve liquefare l’ossigeno.
facendo un OT, questo problema è quello che impedisce il funzionamento dei motori ad aria compressa per autotrazione utilizzati, per esempio, nella tanto pubblicizzata vettura EOLO di qualche anno fa.
Su Wikipedia ho trovato questo schema:
Come ha scritto Matteo Carpentieri
https://www.astronautinews.it/2012/11/29/altro-passo-in-avanti-per-lo-spazioplano-skylon/?utm_source=rss&utm_medium=rss&utm_campaign=altro-passo-in-avanti-per-lo-spazioplano-skylon
“La tecnologia chiave del propulsore è la tecnologia di pre-raffreddamento, progettata per portare la temperatura dell’aria in ingresso al motore da oltre 1000°C a 150°C sotto zero in meno di un centesimo di secondo, il tutto senza che si formino particelle di ghiaccio. I test appena effettuati hanno dimostrato la viabilità di questo importante componente, riuscendo a portare l’aria alla temperatura richiesta senza la formazione di brina”
Chissà come avviene questo miracolo… ?
Per completezza riporto anche qui: ESA finanzia lo sviluppo di SABRE.
Prototipo dimostratore atteso per il 2020.
C’è un articolo su Sabre in Aviation Week, dovrebbe essere pubblico: http://aviationweek.com/technology/reaction-engines-refines-hypersonic-engine-demonstrator-plan
Pare che puntino ad un dimostratore da “solo” 20 t di spinta, 1/4 del nominale, da provare a terra o appendere ad un jet per i test in volo.
Lo scambiatore elio/aria, cuore del progetto, dovrebbe portare l’aria da 1000 °C a -150 °C in meno di 1/100", attraverso una giungla di 2000 km di tubetto da 1 mm con parete di 20 micron, percorso da elio gassoso a 300 bar. Sono 6000 m2 di area di scambio, lascio ad altri fare i calcoli di fattibilità 
Si parla della seconda metà degli anni '20, stay tuned.
Dimenticavo, ecco lo scambiatore:
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Sì, ho visto questo “coso” dal vivo all’ultimo Farnborough Air Show. Non so se funzionerà, ma di certo è impressionante.
Da +1000 a -150 in un centesimo di secondo! Veramente impressionante!
Nuovi investimenti per Sabre: in costruzione lo stabilimento dove verrà costruito e collaudato.
Speriamo che la politica dei piccoli passi paghi… e Sabre vada avanti!
non è più semplice portarsi dietro già l’ossigeno liquido piuttosto che l’elio liquido per produrlo?
C’è una bella notizia, che pesco da Aviation Week.
Reaction Engines sta allestendo uno stand di prova al Front Range Airport, vicino a Watkins, Colorado. Qui un motore a getto J79, derivato da un F-4 Phantom, fornirà gas caldo a oltre 1000 °C per provare lo scambiatore di calore del Sabre, quello che dovrebbe portare il gas da 1000 °C (temperatura dinamica dell’aria viaggiando a Mach 5) a -150 °C in 20 millesimi di secondo. L’aria verrebbe poi compressa da un turbocompressore, mescolata con idrogeno liquido superraffreddato, e provvederebbe alla spinta, almeno fino alla quota di 30 km.
Reaction sta completando lo scambiatore presso i laboratori in UK, in vista di un test nell’estate.
Lo stand di prova è a seguito di un interesse del DARPA per questa tecnologia, che ha garantito a Reaction un contratto nel 2017. Anche Boeing, Rolls-Royce e BAE Systems stanno investendo in Reaction.
Questa è la vista del test stand:
Il motore a getto è a destra, con uno spillamento dei gas caldi verso lo scambiatore di calore, che è nell’edificio
Questa è una vista di massima del motore, lo scambiatore è la parte bianca a sinistra:
Credito immagini Guy Norris/AW&ST, l’articolo è riportato integralmente in https://www.reactionengines.co.uk/turbojet-runs-precursor-hypersonic-engine-heat-exchanger-tests/
Commento personale: vedere che enti come DARPA, Boeing, RR e BAE investono pesantemente in questo progetto è incoraggiante. Significa cche qualcun altro ha verificato i dati del progetto, e che forse è fattibile, anche se ci sono dubbi sulla scalabilità.
Grazie Marco per la bella notizia, ma anche per i dettagli con cui l’hai corredata!
Sono andato a vedermi il concetto di temperatura dinamica, che mi ricordava quello di temperatura cinetica.
Se ho ben capito la differenza è che nel primo caso le particelle si muovono in un flusso (come in un motore a getto), nel secondo invece le particelle hanno traiettorie differenti, avendo pochissima probabilità di scontrarsi a causa della… “rarefattezza”.
Poi ho letto che esiste una temperatura totale che è data dalla somma della temperatura dinamica + la temperatura statica (quest’ultima è la temperatura come siamo abituati a pensarla noi della troposfera cioè quando le particelle sono tante e si urtano e la velocità del flusso è trascurabile).
Tutto giusto fin qui?
Allora ditemi un po’:
in una bella giornata senza vento un termometro segna 25°C. Se la stessa massa aria si mette a fluire (senza comprimersi) in una piacevole brezza cosa segnerà il termometro? la temperatura totale, quindi un valore leggermente maggiore di 25°C?