Rachetă mărită de aer
O rachetă augmentată de aer, în racheta italiană cu aer stimulat (cunoscută și sub numele de rachetă ramjet, ramrocket, rachetă-ejector, rachetă canalizată, rachetă integrală / ramjets sau ejector ramjet) folosește descărcarea unui endoreator pentru a muta o masă suplimentară de aer transportat de o prindere dinamică.
Reprezintă o clasă de motoare hibride, în care un endoreactor este instalat în general în interiorul unui statorjet . Acestea sunt capabile să ofere forță la un punct fix sau în afara atmosferei, precum și la viteze supersonice cu o eficiență mai mare decât un motor rachetă pur.
Operațiune
Într-o rachetă alimentată cu aer, motorul este proiectat să combine raportul mare forță-greutate al unei rachete cu impulsul specific ridicat al unui ramjet . Un prototip dezvoltat de NASA pentru a studia acest tip de ciclu combinat implică funcționarea până la Mach 3 ca rachetă alimentată cu aer, operația ca un ramjet pur pentru Mach mai mare și o tranziție la scramjet pentru Mach mai mare de 6. [1]
Într-o navă rachetă chimică convențională, racheta transportă atât combustibilul, cât și oxidantul în zbor. Reacția chimică a arderii degajă gaze la temperatură și presiune ridicate în camera de ardere. În timpul expansiunii gazelor din duză , energia termică este transformată în energie cinetică permițând astfel generarea unei forțe care (pentru o duză adaptată) ia forma
unde este
- este împingerea
- este debitul masic al gazelor
- rata de ieșire.
În endoreactorul convențional, masa considerată este rezultatul arderii combustibilului și oxidantului transportat. O metodă de creștere a performanței sistemului este de a acumula oxidantul necesar pentru ardere în atmosfera terestră în timpul zborului, cum ar fi motoarele cu ciclu de aer lichefiat ( LACE ).
O altă metodă, pe de altă parte, este creșterea masei de fluid afectate de expansiune prin adăugarea de mai mult aer din exteriorul aeronavei la produsele de ardere. Într-un motor rachetă cu aer, o rachetă convențională este montată în interiorul unei conducte. Pe măsură ce racheta se mișcă prin atmosferă, aerul este transportat de o priză dinamică care o comprimă. Continuând de-a lungul conductei, aerul este comprimat și încălzit în continuare de gazele de eșapament ca într-o cameră de combustie a unui ramjet. În acest fel, o rachetă relativ mică poate accelera o masă de aer mai mare, cu creșteri semnificative ale impulsului atunci când zboară la viteze mari în atmosferă. [1]
Beneficii
Avantajele acestui truc simplu sunt considerabile. O rachetă tipică cu combustibil solid are un impuls specific de aproximativ 260 de secunde (2,5 kN s / kg), dar folosind același combustibil într-o rachetă alimentată cu aer, 500 de secunde (4,9 kN s / kg), performanță mai bună chiar și decât cea mai avansată reactor rachetă hidrogen / oxigen.
Această schemă îmbunătățește, de asemenea, eficiența ramjetului în capătul inferior al gamei sale de operare, precum și asigurarea unei tracțiuni fixe în puncte fixe și viteze de zbor reduse, în cazul în care numai impulsul ramjetului ar fi zero.
Dezavantaje
Admisia de aer și conducta ramjet constituie o creștere a greutății și complexității construcției motorului. Cu aceeași forță, greutățile din configurația alimentată cu aer cresc, de asemenea, de 5-10 ori, la fel și rezistența aerodinamică datorită secțiunii frontale mai mari.
Istorie
Primul proiect pentru o rachetă cu aer comprimat , a fost rus Gnom, aprobat prin Decretul 708-336 din 2 iulie 1958. A fost un ICBM care, cu aceeași performanță, cântărește jumătate din cea a unei rachete convenționale. Programul a continuat până în 1965, când a murit proiectantul șef Shavyrin, dar niciun prototip nu a fost testat vreodată în zbor.
Mai recent, NASA a relansat studiul ciclului combinat bazat pe rachete la Lewis Research Center din Cleveland , Ohio . [1]
Astăzi, mulți hibrizi ramjet / rachetă (ramrocket) sunt practic rachete alimentate cu aer, iar granița dintre cele două tipuri este oarecum neclară. Un exemplu este racheta aer-aer cu rază lungă de acțiune MBDA Meteor al cărei ramjet funcționează sinergic cu motorul rachetă. [2]
Notă
- ^ a b c Nasa , p. 1 .
- ^ European METEOR Missile Test Fired over Sweden Arhivat 15 mai 2008 la Internet Archive.
Bibliografie
- Scott R. Thomas, H. Douglas Perkins și Charles J. Trefny, Evaluarea unui sistem de propulsie bazat pe ejector Ramjet pentru zbor hipersonic de respirație aeriană , Cleveland, Ohio, Lewis Research Center, 1997, NASA TM - 107422.
