המציאות הארומית של טיסה מהירה

מנועי Ramjet, את התחנות של טמפרטורות סופר-סוניות ו hypersonic Propulsion, לפעול על בסיס פשוט מטעה: תנועה קדימה דחוס אוויר עבור הבעירה.פשטות זו, עם זאת, מסיכות סביבה תרמית אכזרית. at Mach 3, טמפרטורת הקיפאון ספציפית במנוע הראשי של סגסוגת אחורית (ממטר 5), לא יכולה להיות גבוהה יותר מ-1,300 מעלות צלזיוס, 000 שניות לפני סגסוגת חום).

הפיזיקה של עומס החום

תקרית גלי החום על קיר קובוס מחלחלת, לעתים קרובות להגיע כמה מגה-וואטים למטר מרובע (MW/m2), האנרגיה הזו מקורה משני מקורות עיקריים.הראשון הוא הדלפק הגבוה של האוויר החופשי הנכנס, אשר מתוכנן למהירויות גבוהות של קיר דק בתוך המבצר.

אסטרטגיות ל- Active Cooling אסטרטגיות

הגישה לניהול התקפה תרמית זו מסווגת באופן רחב לטכניקות פאסיביות ופעילות.לכל אחד יש יתרונות שונים, מגבלות ויישומים מתאימים בתוך מחזור המנוע.

ניהול פסיבי

קירור פסיבי מבוסס על תכונות חומריות וגיאומטריה מבלי לדרוש מעגל נוזל ייעודי.המנגנונים הפסיביים העיקריים כוללים:

  • (FLT:0) Heat Sinking:FLT:1 מבנים מעוקלים זעירים עשויים מסגסוגת מוליכות גבוהה (למשל, נחושת-beryllium או Superalloys מוגברת) סופגים את ספיג החום הטרנסנדנטי במהלך צריבה קצרה.זה מספיק עבור כלי רכב או טילים עם כוויות תחת דקה.
  • (FLT:0)Radiation Cooling:FLT:1 בטמפרטורות גבוהות מאוד, משטח יכול לדחות אנרגיה משמעותית באמצעות קרינה תרמית.comings עם הרשאות גבוהות (למשל, סיליקון carbide או molybdenum disilicide) למקסם את ההשפעה הזאת.
  • (FLT:0) שכבות קרמיקה של גדר הרחם (TBCsib): FLT:1 נמוך-thermal-conductivity קרמיקה שכבות (בדרך כלל yttria-bilized zirconia) החל על פני השטח בצד הגז של מרכיבים מתכתיים לספק ירידה משמעותית הטמפרטורה על פני עובים, צמצום הטמפרטורה תת- 200 מעלות צלזיוס.

בעוד טכניקות פסיביות חזקות ודורשות כוח טפילי, הן בסופו של דבר מוגבלות על ידי היכולת התרמית ונקודת ההמיסה של החומרים.עבור טיסה ממושכת של גבוה גבוה ( דקות או שעות), קירור פסיבי לבדו אינו מספיק.

Cooling Loops

מערכות קירור Active משמשות נוזל קריר לספוג, תחבורה, ודחות חום ממרכיבים קריטיים.הקרר הוא בדרך כלל הדלק של המנוע עצמו, אבל יכול גם להיות נוזלים משניים ייעודיים (אוויר, מים או קירור מיוחד).

  • (ב) ⁇ :0) ⁇ : ⁇ (הדלק) נצמד דרך ערוצים או מעברים בתוך הקיר קובוס לפני שהוא מוזרק לתוך אזור הלהבה.זה מחממת את הדלק (יעילות הבעירה) תוך הגנה על המבנה.
  • (FLT:0)סרט קרירינג: 1FLT: שכבת דק של קירור (דלק, אוויר או גז אינרטי) מוזרקת ישירות על הקיר הגז החם, ויוצרת שכבת גבול מגן בין המבנה לבין הלהבה של הבעירה.
  • (FLT:0) Transpiration / Effusion Cooling:cioFLT:1) מגניב הוא נאלץ דרך חומר קיר ⁇ , המספק הגנה אחידה גבוהה על פני השטח.

Regenerative Cooling: הנדסה של הדלק כמו Coolant

קירור מחדש הוא אסטרטגיה קירור פעילה ביותר עבור מנועי ramjet ו-Samjet, בהשראת השימוש המוצלח שלה במנועי דלק נוזליים (החדשנות המרכזית היא באמצעות דלק פחמימן כמו שקוע חום.הדלק מואץ דרך מצעים קירור מהירים או מייצור חומרים המכילים באופן דרסטי את הפחתת דלק ה-JFericate) לפני שהוא מוזרק לתוך ה-Rubbus.

צילום: Rocking the Wall

בעוד קירור רגנרטיבי מגן על הקיר מהצד האחורי, קירור הסרט מגן על צד הגז החם.טכניקה זו כרוכה בהזרקת חומר קירור (לעתים קרובות הדלק, אך לפעמים מדמם אוויר או גז לא מוכר) באמצעות חורים דיסקרטיים, חריצים, או ⁇ ממטר בצורת של כדור הארץ באופן קבוע לתוך שכבת הקירור (Ricicericoling) של כדור הארץ התחתון של כדור הארץ התחתון, אשר כמעט ללא פגעוריד, הוא מכיל את הטמפרטורות האחוריות של כדור הארץ.

מדע חומרי וכובעים לחום קיצוני

(הקדמה הבלתי פוסקת של ביצועי ramjet היא מראיית פיתוח חומרים חדשים שיכולים לעמוד בטמפרטורות גבוהות יותר.החומרים העיקריים של מעבר מתכתי (CBC) ו- Nozzle - עוברים מחיסולים המבוססים על ניקל-טבעיים ל-FLT2 (Cruns) יכולים להיות פחות מ- CMCs) מ-CLT1, כמו סיבים של סיליקון-Fide (מחדש) בטמפרטורות נמוכות יותר מ-CR.

סימבול והנדסת דיגיטלית בעיצוב מגניב

תכנון מערכת קירור יעילה עבור ramjet ללא כלים חישוביים הוא בלתי אפשרי.מהנדסים להסתמך על חבילה של טכניקות סימולציה מתוחכמת כדי לחזות העברת חום, זרימה נוזלית, ותגובה מבנית.ה הליבה של תהליך העיצוב הוא FLT:0Conjugate Heat Transfer (CHT) ניתוח הקירור (Straation) של מנוע פתוח (Stramects) ו-Firtexret) מאפשר פתרון קבוע (Ricretexatraence) של מנועים (Ricial Flow) של שפעת (Ric) ו-Ricial Flow) של מערכת הפעלה (Ricial) של מערכת הפעלה (Ricial) של מערכת ההפעלה של מגנטית-Ricial) של מגנטית-Ricial Flow) ו-Ricial Flow) של מגנטית-Ricial tube (Stramtramtramtramtramtramtramtramtramecting: Roundate) (Ricial (Ricial (Ricial (S) של מערכת ההפעלה (Ricial Flow) (Ricial (Ricial (S) (S) (S) (Stramtramtramtramtramtramtra

ניהול Hypersonic Thermal Management

הדור הבא של כלי רכב היפר-רפוטוניים, כולל סרחנים ומנועי מחזור משולבים, ידחוף ניהול תרמי למגבלות מוחלטות שלה. at Mach 8 ומעלה, טמפרטורות קיפאון יכולות להגיע ל-2,500 מעלות צלזיוס, ושטף החום עולה על 15MW/m2.מבנה של מערכת מעבר חשמלית ורכב אחורית פחות מעצימה גבוהה יותר.

מסקנה

Cooling הוא משמעת בלתי נראית המאפשרת טיסה מהירה מאוד.מהכיור החום הפסיבי הבסיסי ללולאות הפעילים המורכבים של קרינות וקירור סרט, כל טכניקה מייצגת פשרה זהירה בין הגנה תרמית, משקל וביצועים.עתיד של ramjet ו-Samjet הנעה שוכנת בסינרגיה של חומרים מתקדמים, דינמיקות נוזליות מעודנות, וסימולציה מלאכותית.

כדי ללמוד עוד על יסודות ההנעה של ramjet, מחקרים מ-FLT:0NASA גלן מרכז המחקר גלן גלן 1FLT 1 לספק בסיס חזק.עבור תובנות עמוקות יותר של עיצוב קירור מחדש ומגבלותיו, מסמכים אקדמיים על חילופי חום תעשייתי זמינים באמצעות כתבי עת הנדסיים.הפיתוח של ציפויים תרמיים חדשים וקרמיקה הוא במעקב בחומרים מדעיים המתמקדים בתקופות גבוהות של שיטות קרמיקה:2D.