Ramjet gegen Scramjet
Überschall- und Hyperschallflug sind Träume von Luftfahrtingenieuren, bei denen das Fliegen mit mehrfacher Schallgeschwindigkeit ein technisch schwieriges Unterfangen ist. Obwohl Überschall ein verwirklichter Traum ist, erschweren die Kosten die finanzielle Nutzung.
Ramjet und Scramjets sind Motoren, die ihre eigene Geschwindigkeit verwenden, um Luft zu komprimieren und den Motor anzutreiben. Die Staustrahltriebwerkstechnologie wird in vielen Fällen praktisch angewendet, von Raketen, Überschallflugzeugen bis hin zu Artilleriegeschossen, während die Scramjet-Triebwerke noch sehr experimentell sind.
Mehr über Ramjet
Der Staustrahltriebwerk, manchmal auch Stovepipe Jet oder Athodyd genannt, ist ein luftatmendes Strahltriebwerk, das die Vorwärtsbewegung des Triebwerks nutzt, um die einströmende Luft zu komprimieren, ohne dass ein Rotationskompressor in Strahltriebwerken vorhanden ist.
Staustrahltriebwerke können konstruktionsbedingt keinen Schub bei Geschwindigkeit Null erzeugen, zunächst wenn sie stillstehen. Daher benötigen die Flugzeuge ein Antriebssystem, um die Bewegung zur Kompression im Staustrahltriebwerk einzuleiten. Für einen optimalen Betrieb benötigen Staustrahltriebwerke Geschwindigkeiten um Mach 3 und können bis zu Mach 6 betrieben werden. Der Betrieb des Staustrahltriebwerks basiert auf dem Brayton-Zyklus.
Die angesaugte Luft wird mit Düsen komprimiert, die in den Kompressionsbereichen erzeugt werden, und die Strömungsgeschwindigkeit wird auf Unterschallgeschwindigkeit reduziert, um eine bessere Verbrennung zu ermöglichen. Ein Flammenh alter zündet das Gemisch, um einen Gasstrom mit hohem Druck und hoher Geschwindigkeit zu erzeugen, der den Motor mit Überschallgeschwindigkeit verlässt.
Ramjets können für Anwendungen verwendet werden, die einen kleinen und einfachen Motor für den Hochgeschwindigkeitseinsatz erfordern, wie z. Sie wurden auch erfolgreich, wenn auch nicht effizient, als Spitzendüsen auf Hubschrauberrotoren verwendet. Die Strahltriebwerke der legendären Lockheed SR 71 fungieren als Ramjets, da das Flugzeug schneller als die Schallgeschwindigkeit ist.
Staustrahldüsen haben die Vorteile, dass sie unabhängig von der Sauerstoffzufuhr sind und keine rotierenden Teile enth alten, was die Herstellung und Wartung vereinfacht.
Mehr über Scramjet
Ein Scramjet (Supersonic Combustion RAMjet) ist eine Variante eines Staustrahls, bei dem die Verbrennung stattfindet, wenn der Luftstrom Überschall ist. Wie beim Ramjet verdichten auch Scramjets die einströmende Luft vor der Verbrennung mit Hilfe der Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Ramjets verlangsamen jedoch den Luftstrom innerhalb des Triebwerks vor der Verbrennung auf Unterschallgeschwindigkeit, obwohl der Luftstrom in einem Scramjet im gesamten Triebwerk Überschall ist. Überschallströmung erzeugt mehr Reaktion, wodurch Scramjets in der Lage sind, effizient mit Hyperschallgeschwindigkeit zu arbeiten; die theoretische Höchstgeschwindigkeit eines Scramjets liegt zwischen Mach 12 (15.000 km/h) und Mach 24 (29.000 km/h), und das schnellste luftatmende Flugzeug hat Scramjet-Triebwerke; die NASA X-43A erreichte Mach 9.6.
Wie Ramjet haben Scramjets keine beweglichen Teile in den Triebwerken und erben alle grundlegenden Anforderungen wie das primäre Antriebssystem, um sie auf Überschallgeschwindigkeit zu beschleunigen. Während Scramjets konzeptionell einfach in Design und Konstruktion sind, ist die tatsächliche Implementierung durch extreme technische Herausforderungen begrenzt. Der aerodynamische Widerstand beim Hyperschallflug innerhalb der Atmosphäre ist immens, und die am Flugzeug und am Triebwerk festgestellten Temperaturen sind viel höher als die Temperatur, die die Luft umgibt; Daher sind neue Materialien erforderlich, um die Temperaturen auszuh alten. Die Aufrechterh altung der Verbrennung in der Überschallströmung stellt zusätzliche Herausforderungen dar, da der Kraftstoff innerhalb von Millisekunden eingespritzt, gemischt, gezündet und verbrannt werden muss.
Zusätzlich zu den Vorteilen herkömmlicher Staustrahltriebwerke haben Scramjets einen höheren spezifischen Impuls (Impulsänderung pro Treibstoffeinheit) als herkömmliche Strahltriebwerke. Ramjets erzeugen einen spezifischen Impuls zwischen 1000 und 4000 Sekunden, während eine Rakete nur 600 Sekunden oder weniger liefert.
Da Scramjets die hohe theoretische Leistung haben, wurden sie als Kraftwerk für Orbitalfahrzeuge der nächsten Generation vorgeschlagen, und die NASA führt umfangreiche Forschungen auf dem Gebiet der Scramjet-Technologie durch.
Was ist der Unterschied zwischen Ramjet und Scramjet?
• Die Strömung im Staustrahl ist Unterschall, während sie im Scramjet Überschall ist.
• Scramjets erzeugen einen höheren spezifischen Impuls.
• Theoretisch haben Ramjets einen Geschwindigkeitsbereich von 1 bis 6 Mach, während bei Scramjets der Bereich 12 bis 24 Mach beträgt. Die schnellste praktisch erreichte Geschwindigkeit beträgt jedoch 9,6 Mach, die von der X-43A erreicht wird.
Diagrammquellen:
en.wikipedia.org/wiki/File:Ramjet_operation.svg
en.wikipedia.org/wiki/File:Scramjet_operation_en.svg
