Różnica między Ramjet a Scramjet

Ramjet vs Scramjet

Lot naddźwiękowy i hipersoniczny to marzenia inżynierów lotniczych, w których latanie tyle razy, ile prędkość dźwięku jest trudnym technicznie przedsięwzięciem. Chociaż naddźwiękowy jest spełnionym marzeniem, koszty utrudniają jego wykorzystanie finansowe.

Ramjet i Scramjets to silniki wykorzystujące własną prędkość do sprężania powietrza i napędzania silnika. Technologia silników strumieniowych praktycznie stosuje się w wielu przypadkach, od pocisków, samolotów naddźwiękowych po pociski artyleryjskie, podczas gdy silniki scramjet są nadal bardzo eksperymentalne.

Więcej o Ramjet

Strumień strumieniowy, zwany czasem dyszą strumieniową lub aerodynamiczną, to silnik odrzutowy oddychający powietrzem, który wykorzystuje ruch silnika do przodu, aby sprężać dopływające powietrze, bez sprężarki rotacyjnej obecnej w silnikach odrzutowych.

Z założenia rakiety nie mogą wytworzyć ciągu przy zerowej prędkości, początkowo gdy są w bezruchu. Dlatego samoloty wymagają układu napędowego, aby zainicjować ruch kompresji w strumieniu, który ma się podjąć. Aby uzyskać optymalną pracę, ramjety potrzebują prędkości wokół Macha 3 i mogą pracować z prędkością do Macha 6. Działanie Ramjet opiera się na cyklu Braytona.

Powietrze wlotowe jest sprężane za pomocą dysz utworzonych w obszarach sprężania, a prędkość przepływu jest zmniejszana do prędkości poddźwiękowych, aby umożliwić lepsze spalanie. Uchwyt płomienia zapala mieszaninę, wytwarzając strumień gazu o dużej prędkości i prędkości, który opuszcza silnik przy prędkościach naddźwiękowych.

Ramjets można stosować do zastosowań wymagających małego i prostego silnika do dużych prędkości, takich jak rosyjsko-indyjskie rakiety BrahMos z ukrycia, a indyjski pocisk Akash wykorzystuje technologię ramjet. Były również z powodzeniem stosowane, choć nieefektywne, jako dysze szczytowe na wirnikach śmigłowców. Silniki odrzutowe legendarnego Lockheed SR 71 działają jak rakiety, ponieważ prędkość samolotu przewyższa prędkość dźwięku.

Zalety ramjetów są niezależne od dopływu tlenu i nie zawierają części obrotowych, co ułatwia produkcję i konserwację.

Więcej informacji o Scramjet

Scramjet (Supersonic Combustion RAMjet) jest odmianą strumienia, w którym spalanie zachodzi, gdy przepływ powietrza jest naddźwiękowy. Podobnie jak w ramjets, scramjets również sprężają dopływające powietrze przed spalaniem przy użyciu prędkości pojazdu. Jednak silniki strumieniowe spowalniają przepływ powietrza do prędkości poddźwiękowych w silniku przed spalaniem, chociaż przepływ powietrza w scramjet jest naddźwiękowy w całym silniku. Przepływ naddźwiękowy powoduje większą reakcję, umożliwiając scramjetom wydajną pracę przy prędkościach hipersonicznych; teoretyczna prędkość maksymalna scramjet wynosi między Mach 12 (15 000 km / h) a Mach 24 (29 000 km / h), a najszybszy powietrzny samolot ma silniki Scramjet; NASA X-43A osiągnął Mach 9,6.

Scramjety, podobnie jak ramjet, nie mają ruchomych części wewnątrz silników i dziedziczą wszystkie podstawowe wymagania, takie jak układ napędowy, aby przyspieszyć je do prędkości naddźwiękowych. Podczas gdy scramjety są koncepcyjnie proste w projektowaniu i budowie, faktyczne wdrożenie jest ograniczone ekstremalnymi wyzwaniami inżynierskimi. Opór aerodynamiczny podczas hipersonicznego lotu w atmosferze jest ogromny, a temperatury występujące w samolocie i silniku są znacznie wyższe niż temperatura otaczająca powietrze; dlatego wymagają nowych materiałów, aby wytrzymać temperatury. Utrzymanie spalania w przepływie naddźwiękowym stanowi dodatkowe wyzwanie, ponieważ w ciągu milisekund czasu paliwo musi zostać wtryśnięte, zmieszane, zapalone i spalone.

Oprócz zalet typowych silników strumieniowych, silniki wysokoprężne mają wyższy impuls właściwy (zmiana pędu na jednostkę paliwa) niż konwencjonalne silniki odrzutowe. Ramjets wytwarzają specyficzny impuls między 1000 a 4000 sekund, podczas gdy rakieta zapewnia jedynie 600 sekund lub mniej.

Ponieważ scramjety mają wysoką wydajność teoretyczną, zostały zasugerowane jako elektrownia dla pojazdów orbitalnych nowej generacji, a NASA prowadzi szeroko zakrojone badania na arenie technologii scramjet. 

Jaka jest różnica między Ramjet a Scramjet?

• Przepływ wewnątrz strumienia jest poddźwiękowy, podczas gdy w Scramjet jest naddźwiękowy.

• Scramjety wytwarzają wyższy impuls właściwy.

• Teoretycznie Ramjets mają zakres prędkości od 1 do 6 Mach, podczas gdy w Scramjets, zakres wynosi od 12 do 24 Mach. Jednak najszybsza praktycznie uzyskana prędkość to 9,6 mach uzyskana przez X-43A.

Źródła diagramów:

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Ramjet_operation.svg

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Scramjet_operation_en.svg