Aeromodelo ramjet rc
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oswaldo pires
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http://finslab.com/enciclopedia/letra-r/ramjet.php
A ramjet, por vezes referido como uma chaminé voando ou um athodyd, é uma forma de airbreathing motor a jato que utiliza movimento para a frente do motor para comprimir o ar que entra sem um compressor rotativo. Ramjets não pode produzir empuxo em zero de velocidade do ar; eles não podem mover-se de uma aeronave de uma paralisação. Um veículo ramjet alimentado, por isso, requer uma decolar como um JATO para acelerá-lo até uma velocidade onde começa a produzir empuxo assistida. Ramjets trabalhar de forma mais eficiente a velocidades supersônicas em torno de Mach 3. Este tipo de motor pode operar até velocidades de Mach 6.
Ramjets pode ser particularmente útil em aplicações que requerem um pequeno e simples mecanismo para uso de alta velocidade, como mísseis ou bombas de artilharia. Designers de Arma estão olhando para usar a tecnologia ramjet em projéteis de artilharia para dar gama acrescentado; uma bomba de morteiro 120 mm, se assistido por um ramjet, é pensado para ser capaz de atingir uma gama de 22 km. Eles também têm sido usados ??com sucesso, embora não de forma eficiente, como jactos de ponta na extremidade do rotor do helicóptero.
Ramjets são freqüentemente confundidos com pulsejets, que utilizam uma combustão intermitente; no entanto, ramjets empregar um processo de combustão contínuo. Eles também são confundidos com scramjets, um sistema semelhante projetado para velocidades mais altas que utiliza um fluxo de ar supersônico em sua câmara de combustão. Enquanto um scramjet trabalha com a mesma tecnologia, o processo de combustão seja ligeiramente diferente, resultando em uma maior velocidade de cruzeiro.
História
Cyrano de Bergerac
L'Autre Monde: ou les États et Empires de la Lune foi o primeiro de três romances satíricos escritos por Cyrano de Bergerac, que são consideradas entre as primeiras histórias de ficção científica. Arthur C Clarke creditado este livro por ter inventado o ramjet, e sendo o primeiro exemplo de um foguete alimentado vôo espacial.
René Lorin
O ramjet foi concebido em 1913 pelo inventor francês René Lorin, que foi concedida uma patente para seu dispositivo. Tentativas de construir um protótipo falhou devido a materiais inadequados.
Albert Fono
Em 1915, o inventor húngaro Albert Fono concebeu uma solução para aumentar o alcance da artilharia, que compreende uma arma lançada projétil que era para ser unidos com uma unidade de propulsão ramjet, dando, assim, um longo intervalo de velocidades relativamente baixas focinho, permitindo escudos pesados ??para ser demitido de armas relativamente leves. Fono apresentou sua invenção ao húngaro Exército Austro, mas a proposta foi rejeitada. Após a Primeira Guerra Mundial, Fono voltou ao assunto da propulsão a jato, maio 1928 que descreve um "motor de jato de ar", que ele descreveu como sendo adequado para alta altitude aviões supersônicos, em um pedido de patente alemã. Em um pedido de patente adicional, ele adaptou o motor para a velocidade subsônica. A patente foi finalmente concedida em 1932, após quatro anos de exame.
União Soviética
Na União Soviética, a teoria de motores ramjet supersônicos foi apresentada em 1928 por Boris Stechkin. Yuri Pobedonostsev, chefe do GIRD 3ª Brigada, realizou uma grande quantidade de pesquisas em motores de ramjet. O primeiro motor, o GIRD 04, foi projetado pelo IA Merkulov e testado em abril de 1933. Para simular vôo supersônico, foi alimentado por ar comprimido a 200 atmosferas, e foi alimentada com hidrogênio. O GIRD 08 fósforo alimentada ramjet foi testado por disparo-lo de um canhão de artilharia. Essas conchas pode ter sido o primeiro jato alimentado projéteis para quebrar a velocidade do som.
Em 1939, Merkulov fez mais testes ramjet usando um foguete fase dois, a R 3. Em agosto daquele ano, ele desenvolveu o primeiro motor de reacção para o uso como um motor auxiliar de uma aeronave, a primeira ramjet alimentado avião do mundo 1. DM vôo ocorreu em dezembro de 1939, utilizando-se dois DM 2 motores em uma modificada Polikarpov I 15. Merkulov projetado um lutador ramjet "Samolet D" em 1941, que nunca foi concluída. Dois de seus motores DM 4 foram instalados no lutador PVRD Yak 7, durante a Segunda Guerra Mundial. Em 1940, o avião experimental Kostikov 302 foi projetado, alimentado por um foguete de combustível líquido para decolar e motores ramjet para o vôo. Esse projeto foi cancelado em 1944.
Em 1947, Mstislav Keldysh propôs um bombardeiro de longo alcance antípoda, semelhante ao bombardeiro Sänger Bredt, mas alimentado por ramjet em vez de foguete. Em 1954, o NPO Lavochkin e do Instituto Keldysh iniciou o desenvolvimento de um míssil de cruzeiro ramjet alimentado trisonic, Burya. Este projeto concorreu com o ICBM R7 sendo desenvolvido por Sergei Korolev, e foi cancelada em 1957.
Alemanha
Em 1936, Hellmuth Walter construiu um motor de ensaio alimentado por gás natural. O trabalho teórico foi realizado na BMW e Junkers, bem como DFL. Em 1941, Eugen Sänger de DFL propôs um motor de reacção com uma temperatura muito elevada câmara de combustão. Ele construiu muito grandes tubos ramjet com 500 milímetros e 1,000 milímetro de diâmetro e realizou testes de combustão em camiões e num banco de ensaio especial em um Dornier Do 17Z a velocidades de voo de até 200 m / s. Mais tarde, com a gasolina se tornando escassos na Alemanha devido às condições do tempo de guerra, os testes foram realizados com blocos de pó de carvão pressionado como um combustível, que não foram bem sucedidos devido à combustão lenta.
Gorgon IV
A Marinha dos EUA desenvolveu uma série de ar para mísseis ar sob o nome de "Gorgon" usando diferentes mecanismos de propulsão, incluindo ramjet propulsão. O ramjet Gorgon IVs, feito por Glenn Martin, foram testados em 1948 e 1949 na Estação Aérea Naval Point Mugu. O motor de reacção si foi concebido na Universidade do Sul da Califórnia e fabricado pela Aircraft Company Marquardt. O motor foi de 7 m de comprimento e 20 polegadas de diâmetro e foi colocado abaixo do míssil.
Fritz Zwicky
Astrofísico suíço Fritz Zwicky Eminent foi diretor de pesquisa da Aerojet e detém muitas patentes em propulsão a jato. Patente US 5121670 é para o Accelerator Ram e US Patent 4722261 é o Extendable Ram Cannon. A Marinha dos EUA não permitiria Fritz Zwicky para discutir publicamente a sua própria invenção, patente US 2461797 para o Underwater Jet, um jato ram que executa em um meio fluido. Tempo narra a obra de Fritz Zwicky no "Swiss dispensada", 11 de julho de 1955, e "Underwater Jet" na 14 de marco de 1949 problema.
França
Na França, as obras de René Leduc foram notáveis. Modelo de Leduc, o Leduc 0,10 foi um dos primeiros ramjet aeronaves para voar, em 1949.
O Nord 1500 Griffon atingiu Mach 2,19 em 1958.
Ciclo do motor
O ciclo de Brayton é um ciclo termodinâmico que descreve o funcionamento do motor de turbina a gás, a base do motor de jacto airbreathing e outros. É nomeado após George Brayton, o engenheiro americano que desenvolveu, apesar de ter sido inicialmente proposto e patenteado pelo inglês John Barber em 1791. Ele também é conhecido como o ciclo de Joule.
Projeto
A ramjet é projetado em torno de sua entrada. Um objeto que se move em alta velocidade através do ar gera uma região de alta pressão a montante. Um ramjet usa esta alta pressão em frente do motor para forçar o ar através do tubo, onde é aquecido por combustão de parte dele com combustível. Em seguida, é passada através de um bocal para acelerar este processo para velocidades supersónicas. Esta aceleração dá a ramjet impulso para a frente.
Um ramjet é por vezes referido como um "chaminé voador ', um aparelho muito simples que compreende uma entrada de ar, uma câmara de combustão, e um bocal. Normalmente, as únicas peças móveis são aqueles dentro do turbo, que bombeia o combustível para a câmara de combustão em um ramjet combustível líquido. Ramjets combustíveis sólidos são ainda mais simples.
A título de comparação, uma turbo-jacto utiliza uma turbina de gás accionado ventilador para comprimir o ar adicional. Isto dá uma maior compressão e eficiência e muito mais potência a baixas velocidades, em que o efeito carneiro é fraca, mas também é mais complexa, pesada e cara, e os limites de temperatura da secção de turbina de limitar a velocidade máxima de impulso e a alta velocidade.
Entrada
Ramjets tentar explorar a pressão muito alta dinâmico dentro do ar que se aproxima o lábio ingestão. Uma ingestão eficiente irá recuperar a maior parte da pressão de estagnação Freestream, que é utilizado para suportar o processo de combustão e de expansão no injector.
A maioria dos ramjets operar a velocidades de voo supersónicos e usar uma ou mais ondas de choque cónicas, terminados por um forte choque normais, para abrandar o fluxo de ar a uma velocidade subsónica na saída da ingestão. Além disso difusão é então necessária para obter a velocidade do ar para baixo para um nível adequado para o incinerador.
Ramjets Subsonic não precisa de uma entrada tão sofisticado já que o fluxo de ar já é subsônico e um buraco simples é normalmente usado. Isso também funciona em velocidades supersônicas ligeiramente, mas como o ar vai engasgar na entrada, este é ineficiente.
A entrada é divergente, para proporcionar uma velocidade de entrada constante de 0,5 Mach.
Combustor
Tal como acontece com outros motores a jacto, o trabalho do combustor é criar ar quente, por queima de um combustível com o ar a uma pressão essencialmente constante. O fluxo de ar através do motor a jato é geralmente bastante elevada, zonas de combustão tão abrigadas são produzidos pelo uso de 'titulares chama' para evitar que as chamas de soprar.
Como não há nenhuma turbina a jusante, um combustor ramjet pode operar com segurança em combustível estequiométrica: rácios de ar, o que implica uma temperatura de estagnação saída combustor da ordem de 2.400 K para o querosene. Normalmente, a câmara de combustão deve ser capaz de funcionar numa ampla gama de configurações do acelerador, para uma gama de velocidades de voo / altitudes. Normalmente, uma região-piloto abrigada permite a combustão para continuar quando a ingestão veículo sofre alta guinada / campo durante as curvas. Outras técnicas de estabilização chama fazer uso de suportes de chama, que variam em design de latas de sistema de combustão para placas planas simples, para abrigar a chama e melhorar a mistura de combustível. Overfuelling o combustor pode causar o choque normal dentro de um sistema de admissão supersônico a ser empurrado para a frente para além do lábio consumo, resultando em uma queda substancial no fluxo de ar do motor e propulsão líquida.
Bicos
O bocal de propulsão é uma parte crítica de um projeto ramjet, uma vez que acelera o fluxo de escape para produzir empuxo.
Para um ramjet operando em um vôo subsônico número Mach, o fluxo de escape é acelerado através de um bocal convergente. Para um número Mach vôo supersônico, a aceleração é tipicamente alcançado através de um bocal divergente convergente.
Desempenho e controle
Embora ramjets foram executados a partir de um preço tão baixo quanto 45 m / s para cima, abaixo de cerca de Mach 0,5, dão pouco impulso e são altamente ineficientes devido aos seus baixos índices de pressão.
Acima dessa velocidade, dada a velocidade de voo inicial suficiente, um ramjet será auto-sustentável. De facto, a menos que o veículo de arrasto é extremamente elevada, a combinação / célula motor tende a acelerar a velocidades de voo mais elevadas e mais elevadas, aumentando substancialmente a temperatura da entrada de ar. Como isso poderia ter um efeito negativo sobre a integridade do motor e / ou célula, o sistema de controle de combustível deve reduzir o fluxo de combustível do motor para estabilizar o vôo número Mach e, desse modo, a temperatura de entrada de ar para níveis razoáveis.
Devido à temperatura de combustão estequiométrica, a eficiência é geralmente bom em altas velocidades, enquanto que em baixas velocidades a razão de pressões relativamente pobre significa que os ramjets são superado por turbojatos, ou até mesmo foguetes.
Tipos
Ramjets podem ser classificados de acordo com o tipo de combustível, líquido ou sólido; e o reforço.
Numa ramjet combustível líquido, combustível de hidrocarboneto é injectado na câmara de combustão à frente de um flameholder qual estabiliza a chama resultante da combustão do combustível com o ar comprimido a partir da ingestão. É necessário um meio de pressurizar e fornecer o combustível para a ramcombustor, o que pode ser complicado e caro. Aérospatiale Celerg projetou um LFRJ onde o combustível é forçada para os injetores por uma bexiga de borracha, que infla progressivamente ao longo do comprimento do tanque de combustível. Inicialmente, a bexiga forma uma bainha aderente ao corpo em torno de uma garrafa de ar comprimido a partir do qual ele é insuflado, o qual é montado longitudinalmente no tanque. Isto oferece uma abordagem de custo mais baixo do que um LFRJ regulamentado exigindo uma turbopump e hardware associado para fornecer o combustível.
Um ramjet gera nenhuma pressão estática e necessita de um reforço para se obter uma velocidade suficientemente elevada para a frente para uma operação eficiente do sistema de admissão. Os primeiros ramjet alimentado mísseis usados ??reforços externos, geralmente foguetes de combustível sólido, quer em conjunto, onde o reforço é montado imediatamente ré do ramjet, por exemplo, Sea Dart, ou envolvente onde múltiplos reforços estão ligados ao lado de fora do ramjet, por exemplo, SA 4 Ganef. A escolha do arranjo de reforço é normalmente accionado por o tamanho da plataforma de lançamento. Um reforço em tandem aumenta o comprimento geral do sistema, enquanto impulsionadores envolventes aumentar o diâmetro total. Boosters envolventes normalmente irá gerar maior arrasto do que um arranjo tandem.
Boosters Integradas fornecer uma opção de embalagem mais eficiente, uma vez que o propulsor de reforço é lançado dentro da câmara de combustão de outra forma vazia. Esta abordagem tem sido usado em sólida, por exemplo SA 6 Gainful, líquido, por exemplo ASMP, e conduzido de foguetes, por exemplo Meteor, designs. Projetos integrados são complicados pelos diferentes requisitos de bicos das fases Boost e ramjet de vôo. Devido aos níveis de impulso superiores do booster, um bico de uma forma diferente é necessária para uma óptima impulso em relação ao que é exigido para o menor impulso ramjet sustentador. Isso geralmente é feito através de um bocal separado, que é ejetado após reforço burnout. No entanto, os projetos tais como Meteoro boosters recurso nozzleless. Isto oferece as vantagens da eliminação do perigo para lançar aeronaves da restos ejetados impulso bico, simplicidade, confiabilidade e redução de massa e de custos, embora este deve ser negociadas contra a redução no desempenho em comparação com as fornecidas por um bico de reforço dedicado.
Ramjet foguete Integral / foguete canalizado
Uma ligeira variação no ramjet usa o escape supersónica a partir de um processo de combustão do foguete para comprimir e reagir com o ar que entra na câmara de combustão principal. Isto tem a vantagem de dar impulso até à velocidade zero.
Em um combustível integrado ramjet foguete sólido, o combustível sólido é fundido ao longo da parede exterior do ramcombustor. Neste caso, a injecção de combustível é através da ablação do propulsor por o ar comprimido quente proveniente da ingestão. Um misturador de ré pode ser utilizado para melhorar a eficiência da combustão. SFIRRs são preferidos em relação LFRJs para algumas aplicações, devido à simplicidade do fornecimento de combustível, mas apenas quando os requisitos de estrangulamento são mínimas, isto é, quando as variações de altitude ou número de Mach são limitados.
Num foguete canalizado, um gerador de gás combustível sólido produz um gás combustível rico quente que é queimado na ramcombustor com o ar comprimido fornecido pela ingestão. O fluxo de gás melhora a mistura do combustível e ar e aumenta a recuperação de pressão total. Num foguete canalizado throttleable, também conhecido como um foguete de fluxo variável canalizado, uma válvula de escape permite que o gerador de gás a ser estrangulada permitindo o controlo do impulso. Ao contrário de um LFRJ, ramjets propelente sólido não pode inflamar-out. O foguete canalizado fica algures entre a simplicidade do SFRJ e o throttleability ilimitado do LFRJ.
Velocidade de vôo
Ramjets geralmente dão pouca ou nenhuma pressão abaixo de cerca de metade da velocidade do som, e eles são ineficientes até a velocidade for superior a 1.000 kmh devido a baixos índices de compressão. Mesmo acima da velocidade mínima, um envelope de vôo ampla, como a baixa para alta velocidade e baixo a altas altitudes, pode forçar compromissos de projeto significativos, e eles tendem a trabalhar melhor otimizado para uma velocidade projetada e altitude. No entanto, ramjets geralmente superam projetos de motores a jato base de turbinas a gás e funcionam melhor em velocidades supersônicas. Embora ineficaz em velocidades mais lentas, eles são mais eficiente do que os foguetes ao longo de todo o seu trabalho útil de até, no mínimo, Mach 6.
O desempenho do ramjets convencionais cai acima de Mach 6, devido à dissociação e perda de pressão causada por choque como o ar que entra é retardado a velocidades subsônicas, para combustão. Além disso, o aumento da temperatura de entrada de ar da câmara de combustão para valores muito elevados, que se aproximam do limite de dissociação em algum limitar o número de Mach.
Motores relacionadas
Turboramjet Air
Outro exemplo disto é o turboramjet ar, que tem um compressor alimentado por um gás aquecido através de um permutador de calor dentro da câmara de combustão.
Scramjets
Ramjets sempre retardar o ar de entrada a uma velocidade subsónica dentro da câmara de combustão. Scramjets, ou "ramjet combustão supersônica" são semelhantes aos ramjets, mas uma parte do ar passa por todo o motor em velocidades supersônicas. Isso aumenta a pressão de estagnação recuperado a partir da Freestream e melhora o impulso líquido. Asfixia térmica dos gases de escape é evitada por ar com uma velocidade supersónica relativamente alta na entrada do combustor. Injecção de combustível é muitas vezes numa região protegida abaixo de um passo na parede da câmara de combustão. Embora os motores scramjet têm sido estudados por muitas décadas, só recentemente pequenas unidades experimentais foram vôo testado e, em seguida, só muito brevemente.
A partir de maio de 2010, este motor foi testado para atingir Mach 5 para 200 segundos no X 51A Waverider.
Motores pr�arrefecida
Uma variante do ramjet puro é o motor 'ciclo combinado », destinado a superar as limitações do ramjet puro. Um exemplo disto é o motor Sabre; este usa um precooler, atrás da qual é o ramjet e turbina máquinas.
O motor ATREX desenvolvido no Japão é uma implementação experimental deste conceito. Ele usa combustível de hidrogênio líquido em um bastante exótico, arranjo único ventilador. O combustível de hidrogénio líquido é bombeado através de um permutador de calor na entrada de ar, aquecendo simultaneamente o hidrogénio líquido, e de arrefecimento do ar de entrada. Este arrefecimento do ar de entrada é fundamental para alcançar uma eficiência razoável. O hidrogénio, em seguida, continua através de um permutador de calor segunda posição após a secção de combustão, onde o escape quente é usado para aquecer ainda mais o hidrogénio, transformando-a num gás muito alta pressão. Este gás é então feito passar através das pontas do ventilador para fornecer potência motriz para o ventilador a velocidades subsónicas. Depois de se misturar com o ar, que é queimado na câmara de combustão.
Os motores de reação Scimitar tem sido propostos para o avião hipersônico LAPCAT, e os motores de reacção SABRE para os motores de reacção Skylon spaceplane.
Ramjets movido a energia nuclear
Durante a Guerra Fria, os Estados Unidos projetado e testado um terreno ramjet propulsão nuclear chamado Projeto Plutão. Este sistema utilizado sem combustão; Num reactor nuclear o ar aquecido, em vez. O projeto acabou sendo cancelado porque ICBMs parecia servir o propósito melhor, e porque um míssil radioativo voando baixo poderia causar problemas para quaisquer soldados aliados.
Ionospheric ramjet
A alta atmosfera sobre a cerca de 100 km contém oxigênio monatomic produzida pelo sol através fotoquímica. Um conceito foi criado pela NASA para a recombinação este gás fina de volta para moléculas diatômicas em velocidades orbitais para alimentar um ramjet.
Bussard ramjet
O ramjet Bussard é um conceito de accionamento espaço destina-se a fundir vento interestelar e descarregá-lo a alta velocidade a partir da traseira do veículo.
A ramjet, por vezes referido como uma chaminé voando ou um athodyd, é uma forma de airbreathing motor a jato que utiliza movimento para a frente do motor para comprimir o ar que entra sem um compressor rotativo. Ramjets não pode produzir empuxo em zero de velocidade do ar; eles não podem mover-se de uma aeronave de uma paralisação. Um veículo ramjet alimentado, por isso, requer uma decolar como um JATO para acelerá-lo até uma velocidade onde começa a produzir empuxo assistida. Ramjets trabalhar de forma mais eficiente a velocidades supersônicas em torno de Mach 3. Este tipo de motor pode operar até velocidades de Mach 6.
Ramjets pode ser particularmente útil em aplicações que requerem um pequeno e simples mecanismo para uso de alta velocidade, como mísseis ou bombas de artilharia. Designers de Arma estão olhando para usar a tecnologia ramjet em projéteis de artilharia para dar gama acrescentado; uma bomba de morteiro 120 mm, se assistido por um ramjet, é pensado para ser capaz de atingir uma gama de 22 km. Eles também têm sido usados ??com sucesso, embora não de forma eficiente, como jactos de ponta na extremidade do rotor do helicóptero.
Ramjets são freqüentemente confundidos com pulsejets, que utilizam uma combustão intermitente; no entanto, ramjets empregar um processo de combustão contínuo. Eles também são confundidos com scramjets, um sistema semelhante projetado para velocidades mais altas que utiliza um fluxo de ar supersônico em sua câmara de combustão. Enquanto um scramjet trabalha com a mesma tecnologia, o processo de combustão seja ligeiramente diferente, resultando em uma maior velocidade de cruzeiro.
História
Cyrano de Bergerac
L'Autre Monde: ou les États et Empires de la Lune foi o primeiro de três romances satíricos escritos por Cyrano de Bergerac, que são consideradas entre as primeiras histórias de ficção científica. Arthur C Clarke creditado este livro por ter inventado o ramjet, e sendo o primeiro exemplo de um foguete alimentado vôo espacial.
René Lorin
O ramjet foi concebido em 1913 pelo inventor francês René Lorin, que foi concedida uma patente para seu dispositivo. Tentativas de construir um protótipo falhou devido a materiais inadequados.
Albert Fono
Em 1915, o inventor húngaro Albert Fono concebeu uma solução para aumentar o alcance da artilharia, que compreende uma arma lançada projétil que era para ser unidos com uma unidade de propulsão ramjet, dando, assim, um longo intervalo de velocidades relativamente baixas focinho, permitindo escudos pesados ??para ser demitido de armas relativamente leves. Fono apresentou sua invenção ao húngaro Exército Austro, mas a proposta foi rejeitada. Após a Primeira Guerra Mundial, Fono voltou ao assunto da propulsão a jato, maio 1928 que descreve um "motor de jato de ar", que ele descreveu como sendo adequado para alta altitude aviões supersônicos, em um pedido de patente alemã. Em um pedido de patente adicional, ele adaptou o motor para a velocidade subsônica. A patente foi finalmente concedida em 1932, após quatro anos de exame.
União Soviética
Na União Soviética, a teoria de motores ramjet supersônicos foi apresentada em 1928 por Boris Stechkin. Yuri Pobedonostsev, chefe do GIRD 3ª Brigada, realizou uma grande quantidade de pesquisas em motores de ramjet. O primeiro motor, o GIRD 04, foi projetado pelo IA Merkulov e testado em abril de 1933. Para simular vôo supersônico, foi alimentado por ar comprimido a 200 atmosferas, e foi alimentada com hidrogênio. O GIRD 08 fósforo alimentada ramjet foi testado por disparo-lo de um canhão de artilharia. Essas conchas pode ter sido o primeiro jato alimentado projéteis para quebrar a velocidade do som.
Em 1939, Merkulov fez mais testes ramjet usando um foguete fase dois, a R 3. Em agosto daquele ano, ele desenvolveu o primeiro motor de reacção para o uso como um motor auxiliar de uma aeronave, a primeira ramjet alimentado avião do mundo 1. DM vôo ocorreu em dezembro de 1939, utilizando-se dois DM 2 motores em uma modificada Polikarpov I 15. Merkulov projetado um lutador ramjet "Samolet D" em 1941, que nunca foi concluída. Dois de seus motores DM 4 foram instalados no lutador PVRD Yak 7, durante a Segunda Guerra Mundial. Em 1940, o avião experimental Kostikov 302 foi projetado, alimentado por um foguete de combustível líquido para decolar e motores ramjet para o vôo. Esse projeto foi cancelado em 1944.
Em 1947, Mstislav Keldysh propôs um bombardeiro de longo alcance antípoda, semelhante ao bombardeiro Sänger Bredt, mas alimentado por ramjet em vez de foguete. Em 1954, o NPO Lavochkin e do Instituto Keldysh iniciou o desenvolvimento de um míssil de cruzeiro ramjet alimentado trisonic, Burya. Este projeto concorreu com o ICBM R7 sendo desenvolvido por Sergei Korolev, e foi cancelada em 1957.
Alemanha
Em 1936, Hellmuth Walter construiu um motor de ensaio alimentado por gás natural. O trabalho teórico foi realizado na BMW e Junkers, bem como DFL. Em 1941, Eugen Sänger de DFL propôs um motor de reacção com uma temperatura muito elevada câmara de combustão. Ele construiu muito grandes tubos ramjet com 500 milímetros e 1,000 milímetro de diâmetro e realizou testes de combustão em camiões e num banco de ensaio especial em um Dornier Do 17Z a velocidades de voo de até 200 m / s. Mais tarde, com a gasolina se tornando escassos na Alemanha devido às condições do tempo de guerra, os testes foram realizados com blocos de pó de carvão pressionado como um combustível, que não foram bem sucedidos devido à combustão lenta.
Gorgon IV
A Marinha dos EUA desenvolveu uma série de ar para mísseis ar sob o nome de "Gorgon" usando diferentes mecanismos de propulsão, incluindo ramjet propulsão. O ramjet Gorgon IVs, feito por Glenn Martin, foram testados em 1948 e 1949 na Estação Aérea Naval Point Mugu. O motor de reacção si foi concebido na Universidade do Sul da Califórnia e fabricado pela Aircraft Company Marquardt. O motor foi de 7 m de comprimento e 20 polegadas de diâmetro e foi colocado abaixo do míssil.
Fritz Zwicky
Astrofísico suíço Fritz Zwicky Eminent foi diretor de pesquisa da Aerojet e detém muitas patentes em propulsão a jato. Patente US 5121670 é para o Accelerator Ram e US Patent 4722261 é o Extendable Ram Cannon. A Marinha dos EUA não permitiria Fritz Zwicky para discutir publicamente a sua própria invenção, patente US 2461797 para o Underwater Jet, um jato ram que executa em um meio fluido. Tempo narra a obra de Fritz Zwicky no "Swiss dispensada", 11 de julho de 1955, e "Underwater Jet" na 14 de marco de 1949 problema.
França
Na França, as obras de René Leduc foram notáveis. Modelo de Leduc, o Leduc 0,10 foi um dos primeiros ramjet aeronaves para voar, em 1949.
O Nord 1500 Griffon atingiu Mach 2,19 em 1958.
Ciclo do motor
O ciclo de Brayton é um ciclo termodinâmico que descreve o funcionamento do motor de turbina a gás, a base do motor de jacto airbreathing e outros. É nomeado após George Brayton, o engenheiro americano que desenvolveu, apesar de ter sido inicialmente proposto e patenteado pelo inglês John Barber em 1791. Ele também é conhecido como o ciclo de Joule.
Projeto
A ramjet é projetado em torno de sua entrada. Um objeto que se move em alta velocidade através do ar gera uma região de alta pressão a montante. Um ramjet usa esta alta pressão em frente do motor para forçar o ar através do tubo, onde é aquecido por combustão de parte dele com combustível. Em seguida, é passada através de um bocal para acelerar este processo para velocidades supersónicas. Esta aceleração dá a ramjet impulso para a frente.
Um ramjet é por vezes referido como um "chaminé voador ', um aparelho muito simples que compreende uma entrada de ar, uma câmara de combustão, e um bocal. Normalmente, as únicas peças móveis são aqueles dentro do turbo, que bombeia o combustível para a câmara de combustão em um ramjet combustível líquido. Ramjets combustíveis sólidos são ainda mais simples.
A título de comparação, uma turbo-jacto utiliza uma turbina de gás accionado ventilador para comprimir o ar adicional. Isto dá uma maior compressão e eficiência e muito mais potência a baixas velocidades, em que o efeito carneiro é fraca, mas também é mais complexa, pesada e cara, e os limites de temperatura da secção de turbina de limitar a velocidade máxima de impulso e a alta velocidade.
Entrada
Ramjets tentar explorar a pressão muito alta dinâmico dentro do ar que se aproxima o lábio ingestão. Uma ingestão eficiente irá recuperar a maior parte da pressão de estagnação Freestream, que é utilizado para suportar o processo de combustão e de expansão no injector.
A maioria dos ramjets operar a velocidades de voo supersónicos e usar uma ou mais ondas de choque cónicas, terminados por um forte choque normais, para abrandar o fluxo de ar a uma velocidade subsónica na saída da ingestão. Além disso difusão é então necessária para obter a velocidade do ar para baixo para um nível adequado para o incinerador.
Ramjets Subsonic não precisa de uma entrada tão sofisticado já que o fluxo de ar já é subsônico e um buraco simples é normalmente usado. Isso também funciona em velocidades supersônicas ligeiramente, mas como o ar vai engasgar na entrada, este é ineficiente.
A entrada é divergente, para proporcionar uma velocidade de entrada constante de 0,5 Mach.
Combustor
Tal como acontece com outros motores a jacto, o trabalho do combustor é criar ar quente, por queima de um combustível com o ar a uma pressão essencialmente constante. O fluxo de ar através do motor a jato é geralmente bastante elevada, zonas de combustão tão abrigadas são produzidos pelo uso de 'titulares chama' para evitar que as chamas de soprar.
Como não há nenhuma turbina a jusante, um combustor ramjet pode operar com segurança em combustível estequiométrica: rácios de ar, o que implica uma temperatura de estagnação saída combustor da ordem de 2.400 K para o querosene. Normalmente, a câmara de combustão deve ser capaz de funcionar numa ampla gama de configurações do acelerador, para uma gama de velocidades de voo / altitudes. Normalmente, uma região-piloto abrigada permite a combustão para continuar quando a ingestão veículo sofre alta guinada / campo durante as curvas. Outras técnicas de estabilização chama fazer uso de suportes de chama, que variam em design de latas de sistema de combustão para placas planas simples, para abrigar a chama e melhorar a mistura de combustível. Overfuelling o combustor pode causar o choque normal dentro de um sistema de admissão supersônico a ser empurrado para a frente para além do lábio consumo, resultando em uma queda substancial no fluxo de ar do motor e propulsão líquida.
Bicos
O bocal de propulsão é uma parte crítica de um projeto ramjet, uma vez que acelera o fluxo de escape para produzir empuxo.
Para um ramjet operando em um vôo subsônico número Mach, o fluxo de escape é acelerado através de um bocal convergente. Para um número Mach vôo supersônico, a aceleração é tipicamente alcançado através de um bocal divergente convergente.
Desempenho e controle
Embora ramjets foram executados a partir de um preço tão baixo quanto 45 m / s para cima, abaixo de cerca de Mach 0,5, dão pouco impulso e são altamente ineficientes devido aos seus baixos índices de pressão.
Acima dessa velocidade, dada a velocidade de voo inicial suficiente, um ramjet será auto-sustentável. De facto, a menos que o veículo de arrasto é extremamente elevada, a combinação / célula motor tende a acelerar a velocidades de voo mais elevadas e mais elevadas, aumentando substancialmente a temperatura da entrada de ar. Como isso poderia ter um efeito negativo sobre a integridade do motor e / ou célula, o sistema de controle de combustível deve reduzir o fluxo de combustível do motor para estabilizar o vôo número Mach e, desse modo, a temperatura de entrada de ar para níveis razoáveis.
Devido à temperatura de combustão estequiométrica, a eficiência é geralmente bom em altas velocidades, enquanto que em baixas velocidades a razão de pressões relativamente pobre significa que os ramjets são superado por turbojatos, ou até mesmo foguetes.
Tipos
Ramjets podem ser classificados de acordo com o tipo de combustível, líquido ou sólido; e o reforço.
Numa ramjet combustível líquido, combustível de hidrocarboneto é injectado na câmara de combustão à frente de um flameholder qual estabiliza a chama resultante da combustão do combustível com o ar comprimido a partir da ingestão. É necessário um meio de pressurizar e fornecer o combustível para a ramcombustor, o que pode ser complicado e caro. Aérospatiale Celerg projetou um LFRJ onde o combustível é forçada para os injetores por uma bexiga de borracha, que infla progressivamente ao longo do comprimento do tanque de combustível. Inicialmente, a bexiga forma uma bainha aderente ao corpo em torno de uma garrafa de ar comprimido a partir do qual ele é insuflado, o qual é montado longitudinalmente no tanque. Isto oferece uma abordagem de custo mais baixo do que um LFRJ regulamentado exigindo uma turbopump e hardware associado para fornecer o combustível.
Um ramjet gera nenhuma pressão estática e necessita de um reforço para se obter uma velocidade suficientemente elevada para a frente para uma operação eficiente do sistema de admissão. Os primeiros ramjet alimentado mísseis usados ??reforços externos, geralmente foguetes de combustível sólido, quer em conjunto, onde o reforço é montado imediatamente ré do ramjet, por exemplo, Sea Dart, ou envolvente onde múltiplos reforços estão ligados ao lado de fora do ramjet, por exemplo, SA 4 Ganef. A escolha do arranjo de reforço é normalmente accionado por o tamanho da plataforma de lançamento. Um reforço em tandem aumenta o comprimento geral do sistema, enquanto impulsionadores envolventes aumentar o diâmetro total. Boosters envolventes normalmente irá gerar maior arrasto do que um arranjo tandem.
Boosters Integradas fornecer uma opção de embalagem mais eficiente, uma vez que o propulsor de reforço é lançado dentro da câmara de combustão de outra forma vazia. Esta abordagem tem sido usado em sólida, por exemplo SA 6 Gainful, líquido, por exemplo ASMP, e conduzido de foguetes, por exemplo Meteor, designs. Projetos integrados são complicados pelos diferentes requisitos de bicos das fases Boost e ramjet de vôo. Devido aos níveis de impulso superiores do booster, um bico de uma forma diferente é necessária para uma óptima impulso em relação ao que é exigido para o menor impulso ramjet sustentador. Isso geralmente é feito através de um bocal separado, que é ejetado após reforço burnout. No entanto, os projetos tais como Meteoro boosters recurso nozzleless. Isto oferece as vantagens da eliminação do perigo para lançar aeronaves da restos ejetados impulso bico, simplicidade, confiabilidade e redução de massa e de custos, embora este deve ser negociadas contra a redução no desempenho em comparação com as fornecidas por um bico de reforço dedicado.
Ramjet foguete Integral / foguete canalizado
Uma ligeira variação no ramjet usa o escape supersónica a partir de um processo de combustão do foguete para comprimir e reagir com o ar que entra na câmara de combustão principal. Isto tem a vantagem de dar impulso até à velocidade zero.
Em um combustível integrado ramjet foguete sólido, o combustível sólido é fundido ao longo da parede exterior do ramcombustor. Neste caso, a injecção de combustível é através da ablação do propulsor por o ar comprimido quente proveniente da ingestão. Um misturador de ré pode ser utilizado para melhorar a eficiência da combustão. SFIRRs são preferidos em relação LFRJs para algumas aplicações, devido à simplicidade do fornecimento de combustível, mas apenas quando os requisitos de estrangulamento são mínimas, isto é, quando as variações de altitude ou número de Mach são limitados.
Num foguete canalizado, um gerador de gás combustível sólido produz um gás combustível rico quente que é queimado na ramcombustor com o ar comprimido fornecido pela ingestão. O fluxo de gás melhora a mistura do combustível e ar e aumenta a recuperação de pressão total. Num foguete canalizado throttleable, também conhecido como um foguete de fluxo variável canalizado, uma válvula de escape permite que o gerador de gás a ser estrangulada permitindo o controlo do impulso. Ao contrário de um LFRJ, ramjets propelente sólido não pode inflamar-out. O foguete canalizado fica algures entre a simplicidade do SFRJ e o throttleability ilimitado do LFRJ.
Velocidade de vôo
Ramjets geralmente dão pouca ou nenhuma pressão abaixo de cerca de metade da velocidade do som, e eles são ineficientes até a velocidade for superior a 1.000 kmh devido a baixos índices de compressão. Mesmo acima da velocidade mínima, um envelope de vôo ampla, como a baixa para alta velocidade e baixo a altas altitudes, pode forçar compromissos de projeto significativos, e eles tendem a trabalhar melhor otimizado para uma velocidade projetada e altitude. No entanto, ramjets geralmente superam projetos de motores a jato base de turbinas a gás e funcionam melhor em velocidades supersônicas. Embora ineficaz em velocidades mais lentas, eles são mais eficiente do que os foguetes ao longo de todo o seu trabalho útil de até, no mínimo, Mach 6.
O desempenho do ramjets convencionais cai acima de Mach 6, devido à dissociação e perda de pressão causada por choque como o ar que entra é retardado a velocidades subsônicas, para combustão. Além disso, o aumento da temperatura de entrada de ar da câmara de combustão para valores muito elevados, que se aproximam do limite de dissociação em algum limitar o número de Mach.
Motores relacionadas
Turboramjet Air
Outro exemplo disto é o turboramjet ar, que tem um compressor alimentado por um gás aquecido através de um permutador de calor dentro da câmara de combustão.
Scramjets
Ramjets sempre retardar o ar de entrada a uma velocidade subsónica dentro da câmara de combustão. Scramjets, ou "ramjet combustão supersônica" são semelhantes aos ramjets, mas uma parte do ar passa por todo o motor em velocidades supersônicas. Isso aumenta a pressão de estagnação recuperado a partir da Freestream e melhora o impulso líquido. Asfixia térmica dos gases de escape é evitada por ar com uma velocidade supersónica relativamente alta na entrada do combustor. Injecção de combustível é muitas vezes numa região protegida abaixo de um passo na parede da câmara de combustão. Embora os motores scramjet têm sido estudados por muitas décadas, só recentemente pequenas unidades experimentais foram vôo testado e, em seguida, só muito brevemente.
A partir de maio de 2010, este motor foi testado para atingir Mach 5 para 200 segundos no X 51A Waverider.
Motores pr�arrefecida
Uma variante do ramjet puro é o motor 'ciclo combinado », destinado a superar as limitações do ramjet puro. Um exemplo disto é o motor Sabre; este usa um precooler, atrás da qual é o ramjet e turbina máquinas.
O motor ATREX desenvolvido no Japão é uma implementação experimental deste conceito. Ele usa combustível de hidrogênio líquido em um bastante exótico, arranjo único ventilador. O combustível de hidrogénio líquido é bombeado através de um permutador de calor na entrada de ar, aquecendo simultaneamente o hidrogénio líquido, e de arrefecimento do ar de entrada. Este arrefecimento do ar de entrada é fundamental para alcançar uma eficiência razoável. O hidrogénio, em seguida, continua através de um permutador de calor segunda posição após a secção de combustão, onde o escape quente é usado para aquecer ainda mais o hidrogénio, transformando-a num gás muito alta pressão. Este gás é então feito passar através das pontas do ventilador para fornecer potência motriz para o ventilador a velocidades subsónicas. Depois de se misturar com o ar, que é queimado na câmara de combustão.
Os motores de reação Scimitar tem sido propostos para o avião hipersônico LAPCAT, e os motores de reacção SABRE para os motores de reacção Skylon spaceplane.
Ramjets movido a energia nuclear
Durante a Guerra Fria, os Estados Unidos projetado e testado um terreno ramjet propulsão nuclear chamado Projeto Plutão. Este sistema utilizado sem combustão; Num reactor nuclear o ar aquecido, em vez. O projeto acabou sendo cancelado porque ICBMs parecia servir o propósito melhor, e porque um míssil radioativo voando baixo poderia causar problemas para quaisquer soldados aliados.
Ionospheric ramjet
A alta atmosfera sobre a cerca de 100 km contém oxigênio monatomic produzida pelo sol através fotoquímica. Um conceito foi criado pela NASA para a recombinação este gás fina de volta para moléculas diatômicas em velocidades orbitais para alimentar um ramjet.
Bussard ramjet
O ramjet Bussard é um conceito de accionamento espaço destina-se a fundir vento interestelar e descarregá-lo a alta velocidade a partir da traseira do veículo.
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