Ramjet εναντίον Scramjet
Η υπερηχητική και η υπερηχητική πτήση είναι όνειρα αεροναυπηγών, όπου το να πετάς τόσες φορές μεγαλύτερη από την ταχύτητα του ήχου είναι μια τεχνικά δύσκολη προσπάθεια. Παρόλο που το υπερηχητικό είναι ένα όνειρο που έχει πραγματοποιηθεί, το κόστος καθιστά δύσκολη την οικονομική χρήση.
Ramjet και Scramjets είναι κινητήρες που χρησιμοποιούν τη δική τους ταχύτητα για να συμπιέσουν τον αέρα και να προωθήσουν τον κινητήρα. Η τεχνολογία κινητήρων ramjet εφαρμόζεται πρακτικά σε πολλές περιπτώσεις που κυμαίνονται από πυραύλους, υπερηχητικά αεροσκάφη έως βολές πυροβολικού, ενώ οι κινητήρες scramjet εξακολουθούν να είναι εξαιρετικά πειραματικοί.
Περισσότερα για το Ramjet
Ο ραμτζετ, που μερικές φορές αποκαλείται πίδακας εστιών ή ατοδύδης, είναι ένας αεριωθούμενος κινητήρας που αναπνέει αέρα, ο οποίος χρησιμοποιεί την κίνηση του κινητήρα προς τα εμπρός για να συμπιέζει τον εισερχόμενο αέρα, χωρίς περιστροφικό συμπιεστή που υπάρχει στους κινητήρες αεριωθουμένων.
Σχεδιαστικά, τα ramjet δεν μπορούν να παράγουν ώθηση με μηδενική ταχύτητα, αρχικά όταν είναι ακίνητα. Ως εκ τούτου, τα αεροσκάφη απαιτούν ένα σύστημα πρόωσης για να ξεκινήσει η κίνηση για συμπίεση στο ramjet για να αναλάβει. Για βέλτιστη λειτουργία, τα ramjet χρειάζονται ταχύτητες γύρω στα 3 Mach και μπορούν να λειτουργήσουν έως και 6 Mach. Η λειτουργία του Ramjet βασίζεται στον κύκλο Brayton.
Ο εισερχόμενος αέρας συμπιέζεται χρησιμοποιώντας ακροφύσια που δημιουργούνται στις περιοχές συμπίεσης και η ταχύτητα ροής μειώνεται σε υποηχητικές ταχύτητες για καλύτερη καύση. Ένα στήριγμα φλόγας αναφλέγει το μείγμα για να παράγει υψηλής πίεσης ρεύμα αερίου υψηλής ταχύτητας που εξέρχεται από τον κινητήρα σε υπερηχητικές ταχύτητες.
Τα Ramjet μπορούν να χρησιμοποιηθούν για εφαρμογές που απαιτούν μικρό και απλό κινητήρα για χρήση υψηλής ταχύτητας, όπως οι ρωσικοί ινδικοί ste alth πύραυλοι BrahMos και ο ινδικός πύραυλος Akash χρησιμοποιεί τεχνολογία ramjet. Έχουν επίσης χρησιμοποιηθεί επιτυχώς, αν και όχι αποτελεσματικά, ως ακροφύσια σε ρότορες ελικοπτέρων. Οι κινητήρες τζετ του θρυλικού Lockheed SR 71 λειτουργούν ως ramjet καθώς το αεροσκάφος επιταχύνει περισσότερο από την ταχύτητα του ήχου.
Τα πλεονεκτήματα των ramjet είναι ανεξάρτητα από την παροχή οξυγόνου και δεν περιλαμβάνουν περιστρεφόμενα μέρη, γεγονός που καθιστά ευκολότερη την κατασκευή και τη συντήρηση.
Περισσότερα για το Scramjet
Ένα scramjet (Supersonic Combustion RAMjet) είναι μια παραλλαγή ενός ramjet στον οποίο η καύση λαμβάνει χώρα όταν η ροή αέρα είναι υπερηχητική. Όπως και στα ramjet, τα scramjet συμπιέζουν επίσης τον εισερχόμενο αέρα πριν από την καύση χρησιμοποιώντας την ταχύτητα του οχήματος. Ωστόσο, τα ramjet επιβραδύνουν τη ροή αέρα σε υποηχητικές ταχύτητες εντός του κινητήρα πριν από την καύση, αν και η ροή αέρα σε ένα scramjet είναι υπερηχητική σε ολόκληρο τον κινητήρα. Η υπερηχητική ροή δημιουργεί περισσότερη αντίδραση δίνοντας τη δυνατότητα στα scramjet να λειτουργούν αποτελεσματικά σε υπερηχητικές ταχύτητες. Η θεωρητική τελική ταχύτητα ενός scramjet κυμαίνεται μεταξύ 12 Mach (15.000 km/h) και 24 Mach (29.000 km/h) και το ταχύτερο αεροσκάφος που αναπνέει αέρα έχει κινητήρες Scramjet. το NASA X-43A έφτασε στις 9 Μαχ.6.
Όπως το ramjet, τα scramjet δεν έχουν κινούμενα μέρη μέσα στους κινητήρες και κληρονομούν όλες τις θεμελιώδεις απαιτήσεις, όπως το πρωτεύον σύστημα πρόωσης για την επιτάχυνσή τους σε υπερηχητικές ταχύτητες. Ενώ τα scramjet είναι εννοιολογικά απλά στο σχεδιασμό και την κατασκευή, η πραγματική εφαρμογή περιορίζεται από ακραίες μηχανολογικές προκλήσεις. Η αεροδυναμική αντίσταση στην πτήση Hypersonic μέσα στην ατμόσφαιρα είναι τεράστια και οι θερμοκρασίες που βρίσκονται στο αεροσκάφος και στον κινητήρα είναι πολύ μεγαλύτερες από τη θερμοκρασία που περιβάλλει τον αέρα. ως εκ τούτου απαιτούνται νέα υλικά για να αντέξουν τις θερμοκρασίες. Η διατήρηση της καύσης στην υπερηχητική ροή θέτει πρόσθετες προκλήσεις επειδή, μέσα σε χιλιοστά του δευτερολέπτου χρόνου, το καύσιμο πρέπει να εγχυθεί, να αναμειχθεί, να αναφλεγεί και να καεί.
Εκτός από τα πλεονεκτήματα των κοινών ramjets, τα scramjet έχουν υψηλότερη ειδική ώθηση (μεταβολή ορμής ανά μονάδα προωθητικού) από τους συμβατικούς κινητήρες αεριωθουμένων. Τα Ramjet παράγουν συγκεκριμένη ώθηση μεταξύ 1000 και 4000 δευτερολέπτων, ενώ ένας πύραυλος παρέχει μόνο 600 δευτερόλεπτα ή λιγότερο.
Επειδή τα scramjet έχουν υψηλές θεωρητικές επιδόσεις, έχουν προταθεί ως η μονάδα παραγωγής ενέργειας για τροχιακά οχήματα επόμενης γενιάς και η NASA διεξάγει εκτεταμένη έρευνα στον τομέα της τεχνολογίας scramjet.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ Ramjet και Scramjet;
• Η ροή μέσα στο ramjet είναι υποηχητική ενώ, στο Scramjet, είναι υπερηχητική.
• Τα Scramjets παράγουν υψηλότερη ειδική ώθηση.
• Θεωρητικά τα Ramjets έχουν εύρος ταχύτητας από 1 έως 6 Mach ενώ, στο Scramjets, το εύρος είναι 12 έως 24 Mach. Ωστόσο, η ταχύτερη πρακτικά επιτευχθείσα ταχύτητα είναι 9,6 mach που λαμβάνεται από το X-43A.
Πηγές διαγράμματος:
en.wikipedia.org/wiki/File:Ramjet_operation.svg
en.wikipedia.org/wiki/File:Scramjet_operation_en.svg
