Motore ramjet
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Motore ramjet

Motore ramjet

Motore Jet - generando dispositivo richiesto per il movimento della spinta convertendo energia interna in energia cinetica del getto di combustibile della sostanza di lavoro.

Motori a reazione Classi:

Tutti i motori a reazione sono divisi in classe 2:

  • Jet - motori termici, ossidazione con aria utilizzando energia derivata dall'atmosfera. In questi motori il fluido di lavoro è una miscela di prodotti di combustione con il resto dell'aria di spurgo.
  • Rocket - motori a bordo che contiene tutti i componenti necessari e sono in grado di funzionare anche nel vuoto.

Motore ramjet - il più facile nella struttura di classe della direttiva quadro sulle acque. Necessaria al funzionamento del dispositivo di un aumento della pressione generata dalla frenatura flusso d'aria in arrivo.

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Ramjet flusso di lavoro può essere riassunto come segue:

  • In dell'aria aspirata dal motore aria entra dalla velocità di volo, la sua energia cinetica viene convertita alla pressione interna e l'aumento della temperatura. All'ingresso della camera di combustione e l'intera lunghezza della parte di flusso vi è una pressione massima.
  • Riscaldamento dell'aria compressa nella camera di combustione avviene mediante ossidazione di aria di alimentazione con il fluido di lavoro aumenta energia interna.
  • Inoltre, il flusso viene ridotto in un ugello, il fluido di lavoro raggiunge velocità del suono, e di nuovo durante l'espansione - supersonica. A causa del fatto che il corpo operativo si muove ad una velocità superiore alla velocità del flusso in arrivo viene creato all'interno la spinta del getto.

In maniera statoreattore costruttiva è un dispositivo estremamente semplice. Nella composizione del motore ha una camera di combustione in cui il combustibile fluisce dagli ugelli combustibile e l'aria - dal diffusore. La camera di combustione lato ingresso ad un ugello che è rastremata-espansione.

Lo sviluppo della tecnologia propellente solido ha portato all'uso di questo combustibile in un ramjet. Il combustore è un blocco carburante con un foro centrale longitudinale. Passando attraverso il canale, il fluido di lavoro viene ossida progressivamente la superficie del combustibile stesso riscalda. L'utilizzo di combustibili solidi semplifica ulteriormente la progettazione del motore comprendente: un sistema di alimentazione diventa inutile.

Combustibile misto nella sua composizione differisce da quella utilizzata in ramjet in propellente solido. Se la maggior parte della composizione di carburante motore a razzo prende l'ossidante, il ramjet è utilizzato in piccole proporzioni per attivare il processo di combustione.

La riempitrice ramjet combustibile misto è preferibilmente costituito da una polvere fine di berillio, magnesio e alluminio. Il loro calore di ossidazione è molto maggiore del calore di combustione di idrocarburi. Come esempio di ramjet solido può portare booster crociera missile anti-nave "P-270 Mosquito".

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Ramjet di spinta dipende dalla velocità di volo è determinato sulla base della influenza di diversi fattori:

  • Maggiore è l'anemometro, maggiore è la portata di aria che passa attraverso il percorso del motore, un altrettanto grande quantità di ossigeno penetra nella camera di combustione, che aumenta il consumo di carburante, termica e potenza meccanica del motore.
  • Maggiore è il flusso d'aria attraverso il percorso del motore, maggiore sarà generato dalla spinta del motore. Tuttavia, c'è un certo limite, il percorso del flusso d'aria attraverso il motore non può essere aumentato senza limiti.
  • Con l'aumento della velocità aumenta il livello di pressione nella camera di combustione. Ciò aumenta l'efficienza termica del motore.
  • Maggiore è la differenza tra la velocità di volo della macchina e la velocità di passaggio del getto, maggiore è la spinta del motore.

Dipendenza della velocità del motore di spinta statoreattore di volo è il seguente: fino al momento in cui la velocità di un tasso molto più basso di passaggio del getto, la spinta aumenta con la velocità di crescita di volo. Quando la velocità di volo si avvicina alla velocità del getto, spinta comincia a scendere, dopo aver superato una determinata soglia, in cui vi è una velocità ottimale di volo.

A seconda delle velocità isolato statoreattori tali categorie:

  • subsonica;
  • supersonica;
  • ipersonico.

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Ogni gruppo ha le proprie caratteristiche di design distintivi.

Ramjet Subsonic

Questo gruppo di motori è progettata per fornire un volo ad un tasso pari al 0,5 1,0 dal numero di Mach. La compressione dell'aria a tale freno motore avviene nel diffusore - espansione dispositivo a canale in ingresso flusso.

Questi motori sono molto bassa efficienza. Quando si vola a una velocità di livello M = 0,5 di aumento della pressione in esse è 1,186, a causa di ciò che il rendimento termico ideale per loro - solo 4,76%, e se anche tener conto delle perdite nel vero motore, questo valore si avvicinerà zero. Ciò significa che quando si vola ad una velocità di M <0,5 ramjet subsonica impraticabile.

Ma anche alla velocità massima per la gamma subsonica a livello M = 1 di aumento della pressione è 1,89, e l'efficienza termica ideale - tutto 16, 7%. Questi indicatori 1,5 volte inferiore a quello dei motori a combustione interna a pistoni, e in 2 volte inferiore a quello dei motori a turbina a gas. Turbina a gas e motori anche efficace per l'uso quando si lavora in una posizione stazionaria. Pertanto, una volta attraverso i motori di subsoniche in confronto con altri motori di aerei dimostrata competitiva e non è attualmente disponibile in commercio.

Ramjet Supersonic

Ramjet supersonico progettato per eseguire operazioni in una gamma di velocità 1 <M <5.

Frenatura gas flusso supersonico avviene sempre discontinuo formando un'onda d'urto, detta onda d'urto. A distanza di una compressione gas di processo onda d'urto non è isoentropica. Di conseguenza, vi è una perdita di energia meccanica, il livello di pressione aumentata ivi inferiore nella trasformazione isoentropica. Il più potente l'onda d'urto, i maggiori cambiamenti portata al fronte, di conseguenza, una maggiore perdita di pressione, a volte raggiungendo 50%.

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Per minimizzare la perdita di pressione, la compressione non sono disposti in una o diverse onde d'urto con minore intensità. Dopo ognuno di questi picchi diminuire la portata, che rimane supersonica. Ciò si ottiene se il fronte d'urto con un angolo rispetto alla direzione di portate. I parametri di flusso negli intervalli tra i salti sono costanti.

Nell'ultimo salto velocità subsonica raggiunge indice, l'ulteriore processo di frenatura e di aria compressa avviene in modo continuo nel diffusore.

Se l'organo motore di ingresso è disposto nella regione di portata indisturbata (ad esempio, prima della aeromobili in corrispondenza dell'estremità anteriore oa distanza sufficiente dalla fusoliera alla console ala), viene eseguito e completato con corpo centrale asimmetrico - lungo "cono" acuta emergente dal manicotto. Il corpo centrale è progettato per creare un flusso d'aria nei shock oblique opposte che forniscono compressione dell'aria e frenatura fino all'ingresso del dispositivo di ingresso della canaletta. dispositivi di input presentati sono chiamati dispositivi di flusso coniche, l'aria circola al loro interno, formando una forma conica.

Il corpo conico centrale può essere equipaggiata con una trasmissione meccanica che permette di muoversi lungo l'asse del motore e di frenata per ottimizzare il flusso a differenti velocità di volo. Dispositivi di input dei dati sono chiamate regolamentato.

Nel fissaggio del motore sotto un'ala o il fondo della fusoliera, cioè nella regione del effetto aerodinamico degli elementi strutturali dell'aeromobile mediante il dispositivo di input forma un piatto flusso bidimensionale. Essi non sono dotati di un corpo centrale e hanno una sezione trasversale rettangolare. Essi sono chiamati anche dispositivi di compressione miste o interne compressione esterno avviene qui solo quando le onde d'urto generate sul bordo d'attacco dell'ala o una chiusura aeromobile naso. Dispositivo rettangolare regolabile ingresso in grado di cambiare la posizione dei cunei all'interno del canale.

La gamma di velocità del motore ramjet supersonica è più efficace nel subsonico. Ad esempio, sulla velocità di volo di M = 3 grado di aumento di pressione è 36,7, che è vicino all'indice di motori a turbogetto e il rendimento calcolato raggiunge il perfetto 64,3%. In pratica, queste cifre sono più piccole, ma a velocità della gamma M = prestazioni 3-5 SPVRD superiore a tutte le tipologie esistenti di direttiva quadro sulle acque.

Quando la temperatura del 273 flusso dell'aria indisturbata ° K e aeromobili velocità temperatura M = 5 del corpo di lavoro è ostacolato 1638 ° K ad una velocità di M = 6 - 2238 ° K, e in volo reale, tenendo conto urti e la forza di attrito è ancora maggiore.

Un ulteriore riscaldamento del fluido di lavoro è problematico a causa dell'instabilità termica dei materiali strutturali che compongono il motore. Pertanto, il limite di velocità per SPRVD è considerato uguale a M = 5.

Motore ramjet Hypersonic

La categoria di motore ramjet ipersonico è il ramjet, che opera ad una velocità di più 5M. All'inizio del XXI secolo l'esistenza di tale motore era solo ipotetico: senza raccolto un singolo campione, che hanno superato i test di volo e confermato la fattibilità e pertinenza della sua produzione in serie.

Entrando nel dispositivo di frenatura ad aria supersonici viene eseguita solo in parte, e in tutto il resto del movimento di sollevamento del corpo è supersonica. Gran parte dell'energia cinetica iniziale del flusso viene mantenuta dopo la temperatura di compressione è relativamente bassa, che consente al fluido di lavoro per rilasciare una quantità significativa di calore. Dopo l'inserimento del dispositivo che esegue il motore per tutta la sua lunghezza è estesa. A causa di combustione in un flusso supersonico viene riscaldato fluido di lavoro, si espande e accelera.

Questo tipo di motore progettato per il volo nella stratosfera rarefatta. Teoricamente, tale motore può essere utilizzato su riutilizzabile vettori navicella.

Uno dei problemi principali è quello di organizzare la costruzione di una combustione in scramjet flusso supersonico.

Diversi paesi hanno iniziato diversi programmi per la creazione di un scramjet, tutti sono in fase di studi teorici e pre-laboratorio.

Dove ramjet applicabile

Ramjet non funziona a velocità zero e volo a bassa velocità. Il velivolo con questo motore richiede l'installazione dei propri azionamenti ausiliari, il cui ruolo può essere un solido razzi, o portaerei, che viene utilizzato per avviare la macchina con un ramjet.

A causa della inefficienza del motore ramjet a bassa velocità quasi inopportuno utilizzare aeromobili con equipaggio. Questi motori sono preferibilmente utilizzati per senza equipaggio, alato, monouso missili militari grazie alla sua affidabilità, semplicità ed economicità. Motore ramjet è utilizzato anche negli obiettivi di volo. Competizione sulle caratteristiche di un ramjet è solo il motore a razzo.

Il ramjet nucleare

Durante la guerra fredda tra l'URSS e gli Stati Uniti, furono creati progetti di motori a getto d'aria a flusso diretto con un reattore nucleare.

In tali unità come fonte di energia non sta eseguendo una reazione chimica di combustione del carburante, e il calore generato da un reattore nucleare installato al posto della camera di combustione. Questa aria ramjet entrante attraverso il dispositivo di ingresso, entra nella zona attiva del reattore e si raffredda la struttura stessa è riscaldata a 3000 K. Inoltre si verifica profluvium dell'ugello motore ad una velocità prossima alla velocità di motori a razzo perfette. ramjet nucleare previsto per il montaggio in missili da crociera intercontinentali, portatori di carica nucleare. Costruttori di entrambi i paesi hanno creato piccoli reattori nucleari che si inseriscono nel formato di un missile da crociera.

Nell'anno 1964, come parte del programma di ricerca per ramjet nucleare, Tory e Pluto hanno condotto test antincendio stazionari di ramjet nucleare Tory-IIC. Il programma di test è stato chiuso a luglio 1964, i test di volo del motore non sono stati eseguiti. La presunta ragione per la riduzione del programma potrebbe essere il miglioramento del completamento dei sistemi di missili balistici con motori chimici a razzo, che ha permesso di realizzare missioni di combattimento senza coinvolgere i motori a ramjet nucleare.

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