ההשפעה של אקלים ואווירה על ביצועים ראמאט

מבוא ל Ramjet Engines ו-Aאטמוספירה Slack

מנועי Ramjet הם מערכות הנעה אוויריות הפועלות ללא דחיסות מסתובבות, מסתמכות במקום על המהירות קדימה של הרכב לדחוס אוויר נכנס.עיצוב זה הופך אותם יעילים במיוחד במהירויות סופר-סיניות ויפרוזיות אבל גם הופך אותם רגישים מאוד לתכונות של האווירה הסובבת.

העיקרון הבסיסי של פעולת ramjet הוא פשוט: במהירויות גבוהות, אוויר נכנס לצריכה הוא decelerated ודחוס באמצעות סדרה של גלי הלם, העלאת הלחץ והטמפרטורה לפני שהוא נכנס לחדר ההבעירה.דלק מוזרק והצית את הרחפנים המתפשטים דרך תפוקה יעילה יותר כדי לייצר דחף אווירי גבוה יותר.

השפעות טמפרטורה על ביצועים Ramjet

טמפרטורה והכחשה אווירית

הטמפרטורה השאפתנית משפיעה ישירות על צפיפות האוויר באמצעות חוק הגז האידיאלי: בלחץ קבוע, אוויר חם יותר הוא פחות צפוף.עבור ramjet, זה אומר כי ביום חם בגובה נתון, שיעור זרימת האוויר ההמוני של כניסה למנוע נמוך יותר מאשר ביום קר, זרימה המונית התחתונה מפחיתה את כמות החמצן הזמין עבור הבעירה, וכתוצאה מכך ירידה.

ההשפעה של הטמפרטורה בולטת ביותר בשלב האצה הראשוני, כאשר הרכב עדיין במהירויות נמוכות יחסית וגבהים.כאשר הרכב מטפס, הטמפרטורה הממוקדת יורדת עם גובה (בסטרופה), באופן חלקי מתועד ללחץ ההפחתה.עם זאת, בגובה גבוה מאוד, ⁇ טמפרטורה הופכת להיות מורכבת יותר, במיוחד בטמפרטורות stratosphere שבו הטמפרטורה הראשונה נשארת קבועה ולאחר מכן יש צורך בחיזוי מדויק של המהנדסים אלה.

סיכון ליציבות וללהבות

וריאציות טמפרטורה גם להשפיע על דינמיקת הבעירה בתוך ה- ramjet. מהירות הלהבה ועיכוב הזרה של דלקי פחמימן הם תלות טמפרטורה. טמפרטורות ambient יכול להוביל לעיכובים יותר של סטיות, אשר עלול לגרום לאי יציבות להבה או אפילו להבה אם תזמון הזרקת הדלק אינו מותאם בהתאם.בסביבות חמות, טמפרטורות טרום-בוס גבוהות יותר יכולות לקדם הדבקה, מה שעלול לגרום להפרעות לא רצויות או לדלקתיות לא רצויות או לדלקתיות או לדלקת חום על פני מערכת בקרת דלק יציבה.

ניהול תרמית ושיקולים חומריים

קיצוניות טמפרטורה גם משפיעות על השלמות המבנית של המנוע.מערכת האוויר ורכיבי המנוע חייבים לעמוד לא רק בטמפרטורה הממוקדת, אלא גם על חימום האווירודינמי שנוצר על ידי טיסה מהירה גבוהה. at Mach 4 ומעלה, טמפרטורות העור יכולות לעלות על 1000 מעלות צלזיוס, ואת נתיב זרימה פנימי עשוי להיות אפילו חם יותר, כמו superalloys מבוסס ניקל, matrixs, ציפויים מורכבים, וציפוי חום הם בדרך כלל בשימוש על ידי טמפרטורה מהירה, עם לחץ על ידי טמפרטורה גבוהה.

הומור והשפעה על פעילות ראג'ט

השפעות מים על הדבקה

הומור מציג מים פנויים לתוך האוויר הצריכה, שיש לו השפעה כפולה על ביצועי ramjet. הראשון, מים vapor displace מולקולות חמצן, צמצום השבריר חמצן באוויר. יום חנון טיפוסי עם לחץ חלקי מים של 20 hPa יכול להוריד את החמצן ההמוני על ידי 1-2 אחוזים, בעוד זה עשוי להיראות קטן, בשיעורי מסיבי של זרימת מים, להפחית את קצב חום זה, להפחית את קצב חום נמוך יותר.

קידוד ותצורת קרח באלנטיונטי

בגובה גבוה, שבו טמפרטורות יכולות לרדת מתחת ל- 50 מעלות צלזיוס, מים ריקים באוויר צריכת צריכת יכול לכווץ או אפילו להקפיא, להרכיב גבישי קרח על קירות הצריכה או על מזרקת הדלק יכולים לשבש את זרימת האוויר, לגרום לחות לא יציבה, ובמקרים חמורים להוביל לשרירים.

קורוזיה ויציבות ארוכת טווח

Moisture באוויר גם תורם למיזוג של רכיבי מנוע פנימיים, במיוחד תא הבעירה ו nozzle. Salt-laden אוויר בסביבות ימיות מחמיר את הבעיה הזאת. Ramjets המשמשים טילים ימיים או יישומי סקית הים דורשים מחזורי לחות עמידים וחומרים, כגון ציפויים דלקתיים או מכשול תרמיים.

לחץ אטמוספירי ואפקטים

השפעות לחץ על Compression Ratio

לחץ אטמוספירי יורד באופן אקספוננציאלי עם גובה.עבור ramjet, הדחיסה שהושגה בצריכה היא פרופורציה ללחץ הדינמי של האוויר הנכנס, אשר תלוי הן בצפיפות אוויר והן מהירות. בגובה גבוה, אפילו באותו מספר מאך, תוצאות הלחץ הסטטי נמוך ביחס דחיסה מופחתת דחף.זה אומר כי האוויר נכנס לתוך תא הבעירה הוא פחות צפוף ותחת לחץ נמוך יותר, אשר מוריד את קצב הדחיסות של נפח האוויר, כך נמוך יותר, כך של נפח של נפח של נפח הדחיסות של שטח זה הוא פחות לחץ אוויר, כך נמוך יותר של ירידה של נפח הדחיסות, כלומר, כך נמוך יותר של ירידה של ירידה של ירידה של נפח של ירידה של ירידה של נפח של נפח של נפח של ירידה של ירידה של נפח של ירידה של ירידה של משקל.

עם זאת, ramjets נועדו לפעול בצורה הטובה ביותר בגובה גבוה שבו הגרור על הרכב הוא גם נמוך יותר.התוצאה נטו היא כי הגובה האופטימלי עבור טווח מקסימלי הוא סחר-off בין דחף וגרור. עבור טיל סופר-סטוני טיפוסי, גובה השייט עשוי להיות בין 20 ל -30 ק"מ, שבו האוויר הדק מקטין מספיק כי דחף מופחת עדיין מספק האצה נאותה 30 ק"מ, האווירה הנדירה הופכת לדלקת אטומה יעילה מדי עבור מצופה (או ריצוף) או ריצוף חזק מדי (או יעיל מדי) או יותר מדי) הוא יעיל מדי (קועיתרן (או ריצוף) או ריצוף ריצוף) הוא ריצוף חזק מדי).

הפעלות ואתגרי שלב Acceleration

במהלך ההשקה, הרכב נמצא בגובה נמוך שבו הלחץ גבוה, אבל המהירות נמוכה. Ramjets לא יכול לייצר דחף סטטי; הם מסתמכים על המהירות קדימה כדי דחוס אוויר, לכן, מאיץ בדרך כלל את הרכב למהירות שבה ramjet יכול להשתלט על (בדרך כלל סביב מאך 2–3), התנאים האטמוספריים באתר ההשקה - כגון טמפרטורה גבוהה או לחות גבוהה - יכול להבטיח את הביצועים של המכונית כדי למנוע שינוי שלילי.

שינויים בלחץ ומזג אוויר בלתי צפוי

מערכות מזג אוויר (חזית גבוהה ונמוכה) יכולות לגרום לסטיות משמעותיות ממודל האווירה הסטנדרטי.מערכת בעלת לחץ נמוך בגובה נתון מפחיתה את צפיפות האוויר קדימה, שעלולה לדחוף את ה-RAG מעבר לגבולותיה האופרות. בדומה לכך, רוחות חזקות aloft יכולות לשנות את מספר ה-Mat וזווית האפקטיבי של התקפה, המשפיעים על מבנה הצריכה לטווח ארוך.

רוח, טירופיות, ו- Shear Layers

צלבים והימנעות

צלבים חזקים יכולים לגרום לזרימה אסימטרית לתוך הצריכה, המוביל לעיוותים שגורמים לתפקוד דחוס (למרות שאין להבים) גלי ההלם בתוך הצריכה יכולים להפוך לא יציבים, מה שגורם לתנודות לחץ שמפיץ לתוך הקובוס.זה יכול להוביל לבעירה של חוסר יציבות, לגרור או אפילו לא כוכבית - תופעה שבה הזעזוע הרגיל הוא מפורש מתגובה, כמו הפחתת תפקוד פתאומי, או שינוי פתאומי, כמו הירכיים, כמו הגורמות להפחתה של שינוי פתאומי, או ירידה של שינוי במלכודת, כמו הגורמות להפחתה של מיקום, או ירידה או ירידה של שינוי דרמטי, כמו הירכיים, כמו הגורמות להפחתה של הגורמות להפחתה של שינוי במלכודת, או ירידה פתאומי, או ירידה פתאומי, או ירידה של שינוי במלכודת, או ירידה פתאומית, כמו הגורמות להפחתה של שינוי במלכודת, או ירידה של שינוי במלכודת, כמו הגורמות להפחתה של שינוי במלכודת, או ירידה של הזעזועים, כמו הגורמות להפחתה של שינוי במלכודת, או ירידה פתאומית, או ירידה פתאומית, או ירידה פתאומית, כמו הזעזועים, כמו הזעזועים, כמו הגורמות להפחתה של שינוי במלכודת,

« טיבולטי אטמוספירית ועומסים סטרקטיים

קוצר רוח, בעוד יותר דאגה למבנים מטוסים, יכול גם להשפיע על פעולת ramjet על ידי גרימת וריאציות מהירות בלחץ דינמי.תנודות אלה יכולים לגרום למערכת בקרת דלק לתקן יתר, המוביל לתפוקה דחף oscillatory. Turbulence הוא החמור ביותר בטרוספירה התחתונה, מתחת 10 ק"מ, ולעתים קרובות נמנעים על ידי טיפוס במהירות דרך שכבה זו, עבור כלי רכב קרקעיים נמוכים, 000, 000 רגל, הם יכולים לשמור על פני השטח.

הרוח Shear ו-Maneuvering

Wind Shear - שינוי פתאומי במהירות רוח או כיוון על מרחק אנכי קצר - יכול לשנות את זווית ההתקפה ולחץ דינמי.אם קצב חווה ירידה חדה בלחץ דינמי עקב שרחת זנב, הצריכה עשויה לא ללכוד מספיק אוויר, שעלולה לגרום להבה. Manzzvering במהלך טיסה מהירה בתנאים קשים יותר על מערכת הנעה מתקדמת.

המונחים: Particulate Matter

גשם והאל תוך

מעופף דרך גשם או ברד מציג מים נוזליים או חלקיקים קרח לתוך הצריכה. בעוד ramjets אין להבים רוטטים כדי erode, טיפות המים יכול לשבש מבנים הלם, סופג חום בתוך הקובוס, ולגרום ריצוף תרמי של הלהבה. במקרים חמורים, ברדמות גדולות יכולות לפגוע פיזית את צריכת הדם או בזרימת הדלק.

חול, אבק ווולקני אש

פעולות המדבר או טיסות דרך עננים אפר געשיים מציג אתגר שונה: שחיקה מבודדת מוצקה חלקיקים חול ואבק הנסחף באוויר יכול לשקוע את קירות הצריכה, קוגניציה תא, וגרון נושלים.השפל גבוה משפיע על הסרה חומרית, צמצום חיי המנוע והחלפת הגיאומטריה.

המונחים:

איקינג מתרחש כאשר טיפות מים נוזליות על ידי supercooled להקפיא מגע עם משטחים. בעוד ramjets לייצר חום משמעותי פעם תפעולי, שלב האצה הראשוני באמצעות עננים השקיה יכול לגרום בניית קרח על שפת הצריכה והמבנים הפנימיים.הצטברות קרח משנה את הגיאומטריה הצריכה ויכולה לחסום את הזרקה של דלק.אנטי-הזרקות, כגון דימום אוויר מן הקובוס או חום חשמלי, הם נפוצים בביצועים המודרניים, אך יש צורך, יש צורך, עם זאת, יש צורך, השפעה משמעותית על ידי המנועים, על ידי המנועים, עם זאת, על ידי המנועים, על ידי המנועים, עם זאת, כמו גם על ידי המנועים של המערכת האנטי-ה.

הסתגלות למגוון רחב של תנאי אטמוספיריות

מערכות Intake

כדי להתמודד עם מגוון רחב של טמפרטורות מסובכות, לחצים, וזיהומים, רבים ramjets מתקדמים תכונה ג'ממטות גמישות.אלה כוללים טמפרטורות משתנות, ספיגות מסובכות, ושטחי גרון הניתנים להתאמה. על ידי שינוי הבצורת בטיסה, המנוע יכול לשמור על מבנה ההלם הנכון ויחס הדחיסה של התנאים הקרובים.

מוצרי דלק ו-Combustion Chamber Design

מערכות הזרקת דלק שונות מאפשרות למנוע להתאים את יחס הדלק-אוויר כדי להתאים את החמצן הזמין. בתנאים של רגישות נמוכה, פחות דלק נדרש כדי לשמור על הבעירה סטוכמטרית; יותר מדי דלק יגרום לפיצוץ עשיר ודלק מבוזבז.בקרים מודרניים במנועי דיגיטלי (FADEC-derived) משתמשים בטבלאות מעקב מעודכנים עם נתונים אטמוספרימיים כדי לשנות את זרימת הדלק ואת התזמון ההזרקה.

חומרים והגנה על

הבחירה של חומרים חייבת לקחת בחשבון הן את הקיצוניות הממוקדת והן את החום של הבעירה.עבור הסביבה הקריר, גבוהה, המנוע חייב להיות מסוגל להתחיל ולפעול ללא שבר מלוטש. עבור המשטר החם, העל-קולי, חומרים חייבים לשמור על כוח והתנגדות לרכיבי חמצון (Cmic matrixs), כגון סיבי סיליקון-rebide, בנוסף לטמפרטורות קירור גבוהות יותר (Circrevic) כמו קירור.

מודלים ובדיקה

מודלים אטמוספיריים וסימפוציה

מהנדסים משתמשים במודלים אטמוספריים סטנדרטיים (למשל, הדינמיקה הסטנדרטית של ארצות הברית 1976) כבסיסים, אבל הם גם משלבים נתונים של מזג אוויר אמיתי כדי לדמות פרופילים ספציפיים של משימות. דינמיקה של נוזל פיצוי (CFD) סימולציה את צריכת הזרמת עם טמפרטורה משתנה, לחות, ותנאי גבול לחץ.דמיות אלה עוזרות לחזות שולי ביצועים וזיהוי פוטנציאל בהסתברות, אך ורק CFD אינו יכול לשמש מספיק בדיקות טמפרטורה.

בדיקות טיסה ו ניטור סביבתי

כל בדיקת טיסה של כלי רכב מופעלת ramjet מתעדת תנאים אטמוספיריים באמצעות חיישנים על הסיפון (בדיקות גרורתיות, חיישני טמפרטורה, חיישנים) נתונים אלה מתואמות עם מדדי ביצועים של מנוע כדי לחדד מודלים.עבור משימות לטווח ארוך, כמה כלי רכב לשאת רדיוס או עדכונים מבוססי לווייני כדי לצפות תנאים מתקדמים.

כיוונים עתידיים: שינויי אקלים ופעולות היפרוזיות

שינויי האקלים משנים דפוסים אטמוספיריים ארוכי טווח.עלייה בטמפרטורות הממוצעות, זרם סילון משתנה, ותדירות מוגברת של אירועי מזג אוויר קיצוניים עלולה להשפיע על המעטפות התפעוליות של מערכות המופעלות על ידי ramjet בעתיד.לדוגמה, סטרוספירה חמה יותר מפחיתה את צפיפות האוויר בגובה נתון, ובכך עלולה להפחית את התקרה היעילה של כמה עיצובים ramjet.

בנוסף, דחיפה לעבר כלי רכב היפרוזיים הניתנים לחזרה – כגון אלה הנמצאים בפיתוח מושגים מסחריים – ramjets שיכולים לפעול באופן אמין על פני טיסות רבות באמצעות שינויי אקלים.זה דורש חומרים חזקים, מערכות בקרה הסתגלותיות, ותהליכי תחזוקה אשר אחראים על נזק סביבתי מצטבר.התקדמות בחומרים חכמים, כגון סגסוגת בצורתם של חומרים שמתאים את צריכת הגיאומטריה אוטונומית, עשויים לעזור בעתיד להתאים את התנאים בצורה חלקה להתנגשות.

לסיכום, תנאי אקלים ואטמוספירה אינם שיקולים משניים בעיצוב ramjet - הם נהגים ראשוניים של ביצועים, אמינות ובטיחות. מהאוויר הקר, הדק של הסטרטוספרה לאוויר החם והחמצום של אתר ההשקה הטרופי, כל משתנה אטמוספרי חייב להיות אחראי על כך באמצעות הסתגלות מתוחכמת, בדיקות נרחבות, ואווירה בזמן אמת, ממשיכים לדחוף את הגבולות של מנועי קרקעיים ביעילות, כדי להבטיח את התנאים השונים של כדור הארץ.

(ב) עיין באפקטים של רמב"ן ובאפקטים אטמוספיריים, ראה (ה-FLT): עיין בפרשת תאוריה של נאס"א (הראשונה ל- ), ו-(FLT:2a Research Paper on לחות Effects in scramjetsFLT 3: ו-FLT:4an) סקירה של אתגרים היפרסירופניים:5a