Ramjet נגד Scramjet
טיסה על-קולית והיפרסונית הם חלומות של מהנדסי אווירונאוטיקה, שבהם טיסה של פי כמה וכמה ממהירות הקול היא מאמץ טכני קשה. למרות שעל קולי הוא חלום שהתגשם, העלות מקשה על שימוש כלכלי.
Ramjet ו-Scramjets הם מנועים המשתמשים במהירות משלהם כדי לדחוס אוויר ולהניע את המנוע. טכנולוגיית מנועי ה-ramjet מיושמת למעשה במקרים רבים, החל מטילים, מטוסים על-קוליים ועד סיבובי ארטילריה, בעוד שמנועי ה-scramjet עדיין ניסיוניים ביותר.
עוד על Ramjet
הרמג'ט, המכונה לפעמים סילון צינור או אתודיד, הוא מנוע סילון נושם אוויר, המשתמש בתנועה קדימה של המנוע כדי לדחוס אוויר נכנס, ללא מדחס סיבובי קיים במנועי סילון.
לפי התכנון, מטוסי ramjet אינם יכולים לייצר דחף במהירות אפס, בתחילה כשהם דוממים. לכן, המטוסים דורשים מערכת הנעה כדי ליזום את תנועת הדחיסה ב-ramjet לבצע. לצורך פעולה אופטימלית, מטוסי ramjet זקוקים למהירויות סביב מאך 3 ויכולים לפעול עד מהירויות של מאך 6. פעולת ה-ramjet מבוססת על מחזור ה-Brayton.
האוויר הנכנס נדחס באמצעות חרירים שנוצרו באזורי הדחיסה, ומהירות הזרימה מופחתת למהירויות תת-קוליות כדי לאפשר בעירה טובה יותר. מחזיק להבה מצית את התערובת כדי לייצר זרם גז בלחץ גבוה היוצא מהמנוע במהירויות על-קוליות.
Ramjets יכולים לשמש ליישומים הדורשים מנוע קטן ופשוט לשימוש במהירות גבוהה, כגון טילי BrahMos חמקני הודי הרוסי, וטיל אקאש ההודי משתמש בטכנולוגיית Ramjet.הם גם שימשו בהצלחה, אם כי לא יעילים, כמטוסי קצה על רוטורים של מסוקים. מנועי הסילון של לוקהיד SR 71 האגדי פועלים כמטוסי ramjet, שכן המטוס דוהר יותר ממהירות הקול.
היתרונות של מטוסי ramjet אינם תלויים באספקת חמצן ואינם כוללים חלקים מסתובבים, מה שמקל על ייצור ותחזוקה.
עוד על Scramjet
Scramjet (Supersonic Combustion RAMjet) הוא גרסה של Ramjet שבו הבעירה מתרחשת כאשר זרימת האוויר היא על-קולית. כמו ב-ramjets, גם סקראמג'טים דוחסים את האוויר הנכנס לפני הבעירה תוך שימוש במהירות הרכב. עם זאת, מטוסי ramjet מאטים את זרימת האוויר במהירויות תת-קוליות בתוך המנוע לפני הבעירה, אם כי זרימת האוויר ב-scramjet היא על-קולית בכל המנוע. זרימה על-קולית יוצרת תגובה רבה יותר ונותנת את היכולת ל-scramjets לפעול ביעילות במהירויות היפרסוניות; המהירות המרבית התיאורטית של סקראמג'ט נעה בין מאך 12 (15,000 קמ"ש) למאך 24 (29,000 קמ"ש), ולמטוס הנושם האוויר המהיר ביותר יש מנועי Scramjet; ה- NASA X-43A הגיע ל-9 מאך.6.
כמו ramjet, ל-scramjets אין חלקים נעים בתוך המנועים והם יורשים את כל הדרישות הבסיסיות כמו מערכת הנעה ראשית כדי להאיץ אותם למהירויות על-קוליות. בעוד ש-scramjets פשוטים מבחינה קונספטואלית בתכנון ובבנייה, היישום בפועל מוגבל על ידי אתגרים הנדסיים קיצוניים. הגרר האווירודינמי בטיסה היפרסוני בתוך האטמוספירה הוא עצום, והטמפרטורות שנמצאות במטוס ובמנוע גדולות בהרבה מהטמפרטורה המקיפה את האוויר; לפיכך דורשים חומרים חדשים כדי לסבול את הטמפרטורות. שמירה על הבעירה בזרימה העל-קולית מציבה אתגרים נוספים מכיוון שבתוך אלפיות שניות של זמן, יש להזריק את הדלק, לערבב, להצית ולשרוף.
בנוסף ליתרונות של מטוסי ramjet נפוצים, ל-scramjets יש דחף ספציפי גבוה יותר (שינוי במומנטום ליחידת הנעה) מאשר למנועי סילון רגילים. מטוסי Ramjet מייצרים דחף ספציפי בין 1000 ל-4000 שניות, בעוד טיל מספק רק 600 שניות או פחות.
מכיוון של-scramjets יש ביצועים תיאורטיים גבוהים, הם הוצעו כתחנת הכוח לכלי רכב מסלוליים מהדור הבא, וה-NASA מבצעת מחקר מקיף בזירת הטכנולוגיה של scramjet.
מה ההבדל בין Ramjet ו-Scramjet?
• הזרימה בתוך ה-ramjet היא תת-קולית בעוד שב-Scramjet היא על-קולית.
• Scramjets מייצרים דחף ספציפי גבוה יותר.
• באופן תיאורטי ל-Ramjets יש טווח מהירויות של 1 עד 6 מאך בעוד שב-Scramjets הטווח הוא 12 עד 24 מאך. עם זאת, המהירות המהירה ביותר שהושגה בפועל היא 9.6 מאך שהושגה על ידי ה-X-43A.
מקורות דיאגרמה:
en.wikipedia.org/wiki/File:Ramjet_operation.svg
en.wikipedia.org/wiki/File:Scramjet_operation_en.svg
