Ramjet kontra Scramjet
Loty naddźwiękowe i hipersoniczne to marzenie inżynierów lotnictwa, w których latanie z taką samą prędkością jest trudnym technicznie przedsięwzięciem. Nawet jeśli naddźwiękowy jest spełnionym marzeniem, koszt utrudnia wykorzystanie go finansowo.
Ramjet i Scramjet to silniki wykorzystujące własną prędkość do sprężania powietrza i napędzania silnika. Technologia silników strumieniowych ma praktycznie zastosowanie w wielu przypadkach, począwszy od pocisków, samolotów naddźwiękowych, po pociski artyleryjskie, podczas gdy silniki scramjet są nadal wysoce eksperymentalne.
Więcej o Ramjet
Silnik strumieniowy, czasami nazywany odrzutowcem rurowym lub atodydą, to silnik odrzutowy oddychający powietrzem, który wykorzystuje ruch do przodu silnika do sprężania wchodzącego powietrza, bez sprężarki rotacyjnej występującej w silnikach odrzutowych.
Z założenia silniki strumieniowe nie mogą wytwarzać ciągu przy zerowej prędkości, początkowo, gdy są nieruchome. Dlatego samoloty wymagają układu napędowego do inicjowania ruchu w celu podjęcia kompresji w strumieniu strumieniowym. Aby uzyskać optymalną pracę, silniki strumieniowe potrzebują prędkości około 3 Machów i mogą działać z prędkością do 6 Machów. Działanie Ramjeta opiera się na cyklu Braytona.
Zasysane powietrze jest sprężane za pomocą dysz utworzonych w obszarach sprężania, a prędkość przepływu jest redukowana do prędkości poddźwiękowych, aby umożliwić lepsze spalanie. Uchwyt płomienia zapala mieszankę, aby wytworzyć strumień gazu o wysokim ciśnieniu i dużej prędkości, który opuszcza silnik z prędkością ponaddźwiękową.
Ramjets mogą być używane do zastosowań wymagających małego i prostego silnika do użytku z dużą prędkością, takich jak rosyjskie indyjskie pociski ste alth BrahMos, a indyjski pocisk Akash wykorzystuje technologię strumieniową. Są one również z powodzeniem stosowane, choć nieefektywne, jako dysze typu tip jet na wirnikach śmigłowców. Silniki odrzutowe legendarnego Lockheeda SR 71 działają jak silniki strumieniowe, ponieważ samolot porusza się z prędkością większą niż prędkość dźwięku.
Zalety silników strumieniowych są niezależne od dostarczania tlenu i nie obejmują części obrotowych, co ułatwia produkcję i konserwację.
Więcej o Scramjet
Scramjet (Supersonic Combustion RAMjet) to wariant silnika strumieniowego, w którym spalanie ma miejsce, gdy przepływ powietrza jest naddźwiękowy. Podobnie jak w przypadku silników strumieniowych, silniki scramjet również sprężają wchodzące powietrze przed spalaniem, wykorzystując prędkość pojazdu. Jednak strumienie strumieniowe spowalniają przepływ powietrza do prędkości poddźwiękowych w silniku przed spalaniem, chociaż przepływ powietrza w strumieniu scramjet jest naddźwiękowy w całym silniku. Przepływ naddźwiękowy powoduje większą reakcję, dając możliwość efektywnego działania scramjetów przy prędkościach hipersonicznych; teoretyczna prędkość maksymalna scramjeta mieści się między 12 machami (15 000 km/h) a 24 machami (29 000 km/h), a najszybszy samolot z powietrzem ma silniki Scramjet; NASA X-43A osiągnął 9 machów.6.
Podobnie jak silniki strumieniowe, silniki scramjet nie mają ruchomych części wewnątrz silników i dziedziczą wszystkie podstawowe wymagania, takie jak główny układ napędowy, który przyspiesza je do prędkości ponaddźwiękowych. Chociaż scramjets są koncepcyjnie proste w projektowaniu i konstrukcji, rzeczywista implementacja jest ograniczona przez ekstremalne wyzwania inżynieryjne. Opór aerodynamiczny podczas lotu Hypersonic w atmosferze jest ogromny, a temperatury w samolocie i silniku są znacznie wyższe niż temperatura otoczenia; dlatego wymaga nowych materiałów, aby wytrzymać temperatury. Utrzymanie spalania w przepływie naddźwiękowym stwarza dodatkowe wyzwania, ponieważ w ciągu milisekund paliwo musi zostać wtryśnięte, zmieszane, zapalone i spalone.
Oprócz zalet zwykłych silników strumieniowych, silniki scramjet mają wyższy impuls właściwy (zmiana pędu na jednostkę paliwa) niż konwencjonalne silniki odrzutowe. Silniki strumieniowe wytwarzają impuls właściwy od 1000 do 4000 sekund, podczas gdy rakieta zapewnia tylko 600 sekund lub mniej.
Ponieważ scramjety mają wysokie teoretycznie osiągi, zostały zasugerowane jako elektrownie dla pojazdów orbitalnych nowej generacji, a NASA prowadzi szeroko zakrojone badania na arenie technologii scramjet.
Jaka jest różnica między Ramjetem a Scramjetem?
• Przepływ wewnątrz silnika strumieniowego jest poddźwiękowy, podczas gdy w Scramjet jest naddźwiękowy.
• Scramjets wytwarzają wyższy impuls właściwy.
• Teoretycznie strumienie Ramjet mają zakres prędkości od 1 do 6 Machów, podczas gdy w Scramjetach zakres ten wynosi od 12 do 24 Machów. Jednak najszybsza praktycznie uzyskana prędkość to 9,6 Macha, jaką uzyskał X-43A.
Źródła diagramów:
en.wikipedia.org/wiki/File:Ramjet_operation.svg
en.wikipedia.org/wiki/File:Scramjet_operation_en.svg
