עיצוב מנוע Ramjet Engine ומבצע

מנוע ramjet עומד כאחת הדוגמאות האלגנטיות ביותר של הנדסה הנעה, להסתמך על העיקרון של לחץ דינמי דחיסה ולא דחוסים מכניים.בניגוד למנועי טורבו או טורבטן, אין ל-ramjet חלקים מסתובבים כגון דחיסות דחיסות או טורבינות עבודה, זה הופך אותו אמין במיוחד עבור יישומים ספציפיים במהירות גבוהה, במיוחד בשרירים על פני השטח סטטיים וניתן גם תכונות מהירות גבוהה מאוד.

היתרונות העיקריים של מנוע Ramjet

ramjet מורכב מארבע תת-מערכות עיקריות: המבוא (נקרא לעתים קרובות diffuser), תא הבעירה, ה nozzle, ואת מערכת המשלוח דלק.כל רכיב חייב להיות מתוכנן בקפידה לעבוד יחד עם מגוון של תנאי טיסה סופר-סטוניים.

Inlet (Diffuser)

האינטרול הוא המרכיב האירודינמי הקריטי ביותר ב- ramjet. הפונקציה שלו היא ללכוד אוויר סופר-עלי-זרם חופשי ולהשמיד אותו באופן תת-קרקעי, להמיר אנרגיה קינטית לעליה בלחץ.תהליך זה, הידוע בשם דחיסה ramram, הוא המנוע & #8217; אמצעים ראשוניים של לחץ גובר ללא דחיסות מכנית.

ביצועי אינלט מוגדרים על ידי הפחתת הלחץ יעיל, אשר מודד כמה לחץ הקיפאון החופשי-זרם נשמר לאחר הדה-סלמנטציה. ההתאוששות בלחץ גבוה חיונית עבור התלקחות יעילה וייצור דחף. במהירויות סופר-סיניות נמוכות, הלם רגיל אחד עשוי להספיק, אבל במספרים גבוהים יותר (מעל 3) זעזועים רבים של שלפוחית עקבו על ידי זעזועים חלשים מספקים התאוששות גבוהה יותר של המנוע לגרורת, גם כן, אשר חייב להימנע מאפקטים של המנוע הנופלים, או ירידה, גם כן, אשר חייב למנוע את ההשפעות של העיוותים של המנועים.

בית הכנסת

ברגע שהאוויר דחוס ונמחק במהירות תת-קולונית, הוא נכנס לחדר הבעירה שבו דלק מוזרק ושורפו.תהליך ההבעירה חייב להיות יציב, יעיל, וקבוע למרות הזרם המהיר גבוה.בניגוד טורבינות גז, שבו הבעירה מתרחשת בלחץ כמעט-constant עקב הדחיסה והטורבינה, ramjet combustion מתרחשת בדיו עם לחץ קל על פני אזור קירור או מול טמפרטורות קרש.

הדלק מוזרק דרך נוולים או מזריקים דלק כי אטומים אותו לתוך טיפות קנסות במהירות לערבב עם מכשירים הנכנסים. דלקים נפוצים כוללים פחמימנים מבוססי kerosene (JP-5, JP-10) עבור ramjets מהירים במהירות נמוכה, מימן או מתאן עבור במהירות גבוהה ועיצובים ניסיוניים.

The Nozzle

מוצרי הבעירה החמים והמדכאים יוצאים דרך נושל, אשר מאיץ אותם למהירויות סופר-סוניות לייצר דחף. עבור ramjet, nozzle הוא כמעט תמיד מסוג ה-connt-divergent (C-D) בפרשת המתכנס, זרימת תת-קולוני מאיצה ל- 1 בגרון; בחלק השבריר השברירי הוא עוד יותר מאיץ לגרון.

עיצוב Nozzle חייב לקחת בחשבון את הרחבת הגזים הממצה ללחץ תחרותי.תחת או יתר לחץ על יתר לחץ להפחית את הדחף ויכול לגרום לחדירה זרימה.רוב ramjet nozzles קבועים נקבעים כי המנוע פועל על טווח מוגבל של גובהים ומהירויות, אבל נואזלים משתנים משמשים לעתים יותר עיצובים מתקדמים.

מערכת דלק ומשלוח

מערכת הדלק חייבת לספק זרם עקבי של דלק בלחץ הנכון וטמפרטורה אל הזריקים.באוויר טיפוסי, דלק מאוחסן בטנקים ועיתונות באמצעות אוויר ram או משאבה נפרדת.מערכת הבקרה מאמת את קצב זרימת הדלק מבוסס על מספר מאך, גובה, ודחף הרצוי.עבור טילים, מערכת הדלק היא לעתים קרובות פשוטה ולא מחוספסת; עבור מטוסים ניסיוניים, זה עשוי לכלול מ"ר קצר ו-82 מנוע טיפול מיוחד.

איך עובד ראמאט

ה- ramjet פועל על מחזור רימודינלד Brayton, אך עם דחיסה שהושגה רק על ידי אינלט וההתרחבות רק על ידי nozzle & #8212; לא טורבינות עבודה-extracting הוא נוכח.מחזור זה מורכב משלושה תהליכים: isentropic (או ליד-isentropic) דחיסה in the in the inlet, לחץ קבוע נוסף ב-conbustor, והוא טרופי באמצעות המהירות של מנוע לא יכול להיות מואצ'ל לחץ עצמי.

The Brayton Cycle ברמב"ם

בגראם אידיאלי, האוויר נכנס לתוך השקע במהירות סופרוזית, מדחוס ללחץ סטטי גבוה וטמפרטורה, ואז נכנס לתוך הקובוס שבו דלק נשרף, הוספת חום על לחץ קבוע בערך. הגז וכתוצאה מכך מתרחב דרך הנורה כדי לייצר מהירות גבוהה יותר לחץ על פני דחיסה, הדחף הוא ההבדל בין המומנטום של הממצה לבין זה של האוויר הנכנס, בתוספת כל כוחות לחץ על פני מחזור שלם עם דחיסה, 000, לא הופך להיות יותר מלחץ על פני דחיסה.

מהירות הפעלה ומהירות תפעול

כאמור, ramjet לא יכול לייצר דחף במהירות אפס קדימה. להתחיל, המנוע חייב להיות מואץ במהירות שבה החדירה יכול לספק מספיק דחיסה.מהירויות התחלה אופייניות טווח מאך 0.8 עד מאך 2.5, בהתאם לתכנון.עבור תת-קולי מתחיל, טיל מאיץ, זעזוע, או מטוס שיגור מספק את המהירות הראשונית.

מערכות Boost Systems

שיטות דחיפה נפוצות כוללות מנועים טילים מוצקים (למשל, בטילים רבים על פני השטח אל-אוויר), מחזורים משולבים מבוססי טורבינות (TBCC) עבור כלי שיט אוויריים, או אוויר-או אוויר מספינת אימה כמו B-52 המשמש את X-15 (ש שהשתמשו בקט, אך דומה עבור משחתות ramjet) חלק מעיצובים משולבים רקטות (gercreta) או רקטה מתמשכת.

שיקולים עיצוביים ואירודינמיקה

תכנון ramjet כרוך איזון כמה גורמים אווירודינמיים ותרמודינמיקה המתחרים.המבוא חייב ללכוד מספיק אוויר מבלי לגרום לגרור מוגזם; תא ההבעירה חייב להיות ארוך מספיק בשביל לשרוף מוחלט אבל קצר מספיק כדי להימנע מעודף משקל; הנורה חייבת להתאים את הלחץ המבולגן על המעטפה הטיסה המיועדת.

Inlet Types

  • (FLT:0) זעזוע אטומי:0; FLT:1 השתמש בהלם חד פעמי כדי להפחית את הזרם.פשוט אך סובל מאובדן לחץ מוחלט במספרים גבוהים יותר של מאך.
  • (FLT:0)Oblique Shock Inlet: FLT:1 השתמש סדרה של זעזועים מזוהים (ממרכז או רמפות) ואחריו זעזוע נורמלי חלש.
  • (FLT:0) Mixed Compression Inlet: ההרחבה 1 (Mach 5+) משלבת דחיסות חיצונית ופנימית כדי להשיג התאוששות בלחץ גבוה מאוד במהירויות היפרוזיות (Mach 5+) דורשות בקרת שכבת גבול זהירה והוא מורכב יותר.

« יציבות ולהבות הולמים

השגת להבה בזרימה מהירה היא מאתגרת.בעלי הלהבה יוצרים אזור התחדשות נמוך שבו מוצרי הבעירה מחלחלים, ומחזקים את תערובת האוויר הנכנסת.עיצובים משותפים כוללים V-guers, bluff-body התייצבות, וקירות.ה הבחירה תלויה בטווח הנדרש של יחסי דלק-אוויריים וניתן לדינמיקה של לחץ כזה (Freutation) למנוע ריצוף נרחב, כמו ריצוף-Hollowing.

שיטות הזרקת דלק

מזריקים יכולים להיות מסודרים כמו זריקות קיר, זריקות סטרוט, או מזרקים ארודינמית-במה.המטרה היא שילוב מהיר של דלק עם האוויר הדחוס חם.עבור דלקים נוזליים, גודל הטיפה והפצה הם קריטיים.עבור דלקים גזיים, עיצוב הזרקת מתמקדת בחדירה ותערובת מולקולרית.

סודיות

nozzergent-divergent הם סטנדרטיים עבור supersonic exhaust. אזור הגרון גדול לחנוק את הזרם (Mach 1) ואת יחס ההתרחבות קובע את מספר היציאה מאך. בגבהים נמוכים, לחץ מטבולי הוא גבוה, כך שהנוזל עשוי מתחת לערעור; בגובה גבוה, הוא עולה על פני הגאומטריה אלא אם כן הוא משמש.

יתרונות ומגבלות

הרמב"ם מציע מספר יתרונות עיקריים להנעה מהירה:

  • (ב) ⁇ :0) ,(הדגשה: 1) אין חלקים נעים במנוע הליבה מוביל לאמינות גבוהה, תחזוקה נמוכה, ועלויות נמוכות יחסית.
  • (FLT:0) אימפולס ספציפי:FLT:1 במהירויות סופר-סטוניות, יעילות מחזור תרמודינמית גבוהה יותר מאשר מנועים טילים, נותן יותר טוב כלכלת דלק.
  • (FLT:0) גבוה Thrust Density:FreaLT:1) נתיב זרימה פשוט מאפשר זרימה מסיבית גבוהה ועיצוב קומפקטי, מתאים יישומים מוגבלים כמו טילים.

עם זאת, יש להם גם מגבלות משמעותיות:

  • (ב) ,0)Zero Static Thrust:FreaLT:1 דורש מערכת דחיפה נפרדת, הוספת מורכבות ומשקל.
  • (ב) ⁇ :0) ,Narrow הפעלה טווח: 1 Inlet ו nozzle הם בדרך כלל אופטימיזציה עבור מספר מסוים של מאך וגובה; ביצועים ללא עיצוב מראש.
  • (FLT:0) טמפרטורה פנימית גבוהה: 1FLT:1 טיסה היפרסמויה מיוצרת עומסים תרמיים קיצוניים, הדורשים חומרים אקזוטיים או קירור פעיל.
  • (ב) [15] ,0) ,לבטלה ספציפית במהירויות נמוכות: FLT 1:1 מתחת לנקודת העיצוב, ה-ramjet מייצר פחות דחף לזרימת דלק מאשר טורבו.

תגיות Ramjet Engines

Ramjets משמשים בעיקר בפלטפורמות מהירות צבאית וניסויית, עם כמה יישומים אזרחיים נישה.

טילים סופרסוניים

(הופנה מהדף "החלל" (בספרדית: ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מטוסים מהירים ובדיקות

כלי טיס ניסיוניים כגון ה-FLT:0 (Lockheed D-2103FLT) 1:1 רנסנסנסט השתמש ב-ramjet (RJ43) עבור טיסת מאך 3 לאחרונה, ה-FLT:2Boeing X-51 WaveerLT:3 השתמש בגרסאות הפעלה קבועות (aramjet עם supersonics) כדי להוכיח את הפוטנציאל של כלי רכב אלה.

מעגלים משולבים עבור שיגור חלל

הרמב"ם נחשב גם כחלק ממערכות הנעה של מחזור משולב של כלי רכב הניתנים לחזרה (לדוגמה, ה-FLT:0Synergetic Air-Breathing Rocket Engine (SABRE)FLT:1 משתמש ברעיון טרום-קולקווג'ט למהירויות נמוכות יותר ומעברים ל-RRAGIt/cramjet למהירויות היפר-רדיווניות לפני שמערכת ההפעלה לא תוכל להפחית את המהירות של החמצן.

השוואה עם מנועים אחרים של Air-Breathing

כדי להבין היכן ramjets מתאימים, להשוות אותם עם טורחוחים ו-Skjets:

  • (ב) ל"התח"א: "ה'" (ב"ב) יש דחוס וטורבינות; יעיל ממהירויות נמוכות ל-"מאך 3"; יכול להתחיל ממנוחה.
  • (FLT:0)Scramjetib: 1FLT 1 A ramjet גרסה שבו הבעירה מתרחשת בזרימה סופר-סטונית. מאפשר טיסה מעל מאך 5-6 אבל דורש עיצוב זהיר מאוד כי זמן המגורים של בעירה הוא קצר מאוד. אפילו יותר מאשר ramjet (לא חלקים נעים), אבל קשה יותר להשיג בעירה יציבה.
  • (FLT:0)Ramjetib: 1 שקרים בין turbojet ו-Samjet בטווח המהירות (Mach 2 עד 5) בעירה תת-קולונית בתוך התא הופך את הלהבה לקלה יותר מאשר ב-Samjet, אבל המבוא חייב למחוק את הזרם למהירויות תת-קולוניות, תוך גרימת הפסדים גדולים יותר במספרים גבוהים יותר של מאך.

הבחירה של המנוע תלויה בפרופיל הטיסה המיועד.עבור טיל אשר חייב להאיץ במהירות ל- Mach 3 ולאחר מכן לשמור על המהירות, ramjet הוא אידיאלי. עבור טיל שיוט כי צריך ליישב במהירויות תת-קולוניות, טורף או turbojet הוא טוב יותר.

פיתוחים עתידיים ומחקרים

המחקר הנוכחי מתמקד בהרחבה של טווח המהירות של ramjets, שיפור הביצועים שלהם מחוץ לתכנון, וצמצום עלויות.

  • (FLT:0) ו-Geometry Inlets ו Nozzlas:FLT:1 התאמות מכניות או נוזליות מאפשרות מנוע אחד לפעול ביעילות מ- Mach 2 עד מאך 5+.
  • חומרים צמחיים:0 (High-Temperature Materials:FLT:1) קרמיקה Ceramic מטריקס (CMCs) וציפוי אפוקליפטי מפותחים כדי לעמוד בטמפרטורות תא מעל 3000 K ללא קירור פעיל.
  • מערכות בקרת הריון:0 (Digital Control Systems: FLT:1 אופטימיזציה בזמן אמת של זרימת דלק וגיאומטריה תוך שימוש בשליטה מבוססת מודל יכול לשפר את היציבות והיעילות.
  • (FLT:0) Air-Turbo-Ramjets (AOVA): מנועים היברידיים 1FLT משלבים גנרטור גז עם ramjet לייצר דחף סטטי תוך שמירה על יעילות ramjet במהירות גבוהה.

(ה) [ה]ה- [ה][דרוש מקור]] [ה]] [ה]] [ה]]][ה]]][ה]]][ה]]]][ה]]]][ה]]][ה]][ה[[המאה ה-20], ו[העיקר] [ה] [ה] [ה]], למשל, על פי ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[המאה ה-20]],]],]],]], [[ה[[ה[[המאה ה[[ה[[ה[[המאה ה-20]],]],]],]],]],]], [[ה[[ה[[ה[[המאה ה[[המאה ה[[1924]],]],]],]], [[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[המאה ה[[המאה ה[[ה[[המאה ה[[המאה ה[[ה[[המאה ה-20]],]],]],]],]],]],]],]],]],]],]],]], [[ה[[ה[[1924]], [[המאה ה[[1924]],]],]], [[ה[[1924]], [[

מסקנה

מנוע ramjet נשאר אבן הפינה של הנעה מהירה, שילוב פשטות מכנית עם יעילות תרמודינמית יוצאת דופן במהירויות סופר-סטוניות ו hypersonic velocities. שלה מרכיבים מרכזיים — אינסטל, תא הבעירה, nozzle, מערכת דלק המתוארת ו-#8212; עבודה יחד כדי להמיר את האנרגיה הקינטית של מהירות גבוהה במהירות גבוהה במהירות לתוך דחף של מערכת הפעלה מהירה, וקצרת של פונקציות מתקדמות, והפעלה של פונקציות גישה, ומהירות, והפעלה של תהליכים מתקדמים, הן כדי להרחיב את התכונות של תהליכים מתקדמים, ואפקטים של תהליכים מתקדמים, ופתרון, כדי להרחיב את הגמישות, כדי להרחיב את המשתנים, כדי לנתח את התכונות של משימות גישה מתקדמת ביותר, כדי להרחיב את התכונות של חומרים מתקדמים, ולפתח את התכונות של משימות גישה מתקדמת, ולפתח את המשתנים, ולפתח את התכונות של משימות מתקדמות, ובאופן ישיר, כדי להרחיב את התכונות של משימות מתקדמות, כדי להרחיב את המשתנים, כדי להרחיב את המשתנים, כדי להרחיב את המשתנים, כדי להרחיב את התכונות של משימות גישה מתקדמת, ולפתח את המשתנים, כדי להרחיב את הגמישות, כדי להרחיב את המשתנים מתקדמים, כדי להרחיב את הגמישות, כדי להרחיב את החומרים הראשונים

[01:2] , ראה את דף המחקר של נאס"א על ramjetsFLT:2, TheFLT 3:Wikipedia מאמר על מנועים מרביד 4, ו-FLT:5SKYbrary & #8217;s סקירה של ramjetpulsion Proves 6FLT 7FLT 7.