Шкрамджет

Прямоточный воздушно-реактивный двигатель с ударным сгоранием (сокращенно прямоточный воздушно-реактивный двигатель ; также называемый двигателем с косой детонационной волной ; также называемый прямоточным воздушно-реактивным двигателем с косой детонацией (sodramjet) ; ^[1] или просто называемый ударно-прямотным воздушно-реактивным двигателем ) — это концепция воздушно-реактивного прямоточного двигателя, предлагаемая для использования в гиперзвуковых и/или одноступенчатых двигательных установках. ^[2]

Дизайн

Геометрия ГПВРД проста и аналогична ГПВРД , отличается только конструкцией камеры сгорания . Двигатель включает в себя сверхзвуковой воздухозаборник , за которым следуют камера сгорания и сопло соответственно. Конструкция воздухозаборника аналогична прямоточному воздушному двигателю, в котором в качестве воздухозаборника используется вся носовая часть. Возгорание в ГПВРД может происходить в результате ударного горения или детонационного горения, в зависимости от силы вызвавшего его толчка . Если воспламенение происходит достаточно далеко ниже по потоку, и последующий процесс горения не влияет на предыдущий удар, горение называется ударным. Однако при чрезвычайно быстрых реакциях воспламенение происходит вблизи предшествующей ударной волны, и горение соединяется с ударной волной и образует детонационную волну . ^[3] Таким образом, ПВРД на детонационной волне, или двигатель с косой детонационной волной, является частным случаем прямоточного воздушно-реактивного двигателя.

Хотя ударные и детонационные волны связаны с высокими потерями давления во время сгорания, теоретическая общая потеря давления, связанная с камерой сгорания ГПВРД, приближается к таковой для ГПВРД при увеличении числа Маха. ^{[ нужна ссылка ]} Этот факт, вместе с более простой геометрией двигателя и сопутствующим увеличением эффективности компонентов, приводит к превосходным прогнозируемым характеристикам при числах Маха полета, превышающих 12. ^{[ нужна ссылка ]}

Двигатель с косой детонационной волной

Этот двигатель направляет смесь воздуха и топлива на гиперзвуковых скоростях (более чем в пять раз превышающих скорость звука ) к рампе, что создает ударную волну. Эта ударная волна нагревает смесь и вызывает ее детонацию, выбрасывая выхлопные газы. При таком подходе сжигается почти 100% топлива. Теоретически скорость транспортных средств может в 17 раз превышать скорость звука. ^[4]

Критическая задача состоит в том, чтобы ограничить детонацию небольшой площадью, не позволяя ей направлять энергию вверх по направлению к источнику топлива или вниз по потоку, где она теряет силу. В 2021 году экспериментальное устройство поддерживало детонацию в фиксированном месте в течение 3 секунд, что намного дольше, чем предыдущие попытки. ^[4]^[5]

ГПВРД

ГПВРД аналогичен ГПВРД ; однако, в отличие от диффузионного режима горения в ГПВРД, в ГПВРД сгорание происходит в тонкой области стоячих косых ударных и/или детонационных волн, стабилизированных на клине, затупленном теле и т.п. Поскольку горение ограничивается узкой областью поперечного сечения волны зажигания, длина камеры сгорания в ГПВРД может быть значительно короче, чем в ГПВРД, что требует длинной камеры сгорания для полного смешивания и сгорания топлива с воздухом. Кроме того, считается, что ГПВРД имеет лучшие общие тяговые характеристики, чем ГПВРД, при более высоких числах Маха , особенно выше 12 Маха. Недавние исследования показали, что ГПВРД, наряду с другими его воздушно-реактивными вариантами, может действовать как эффективная двигательная система высокоскоростного транспортного средства. для рейсов SSTO. ^[6] Эти потенциальные преимущества привлекли к себе серьезные исследования в области применения двигателей, а также фундаментальных физических явлений. ^[7]

Ссылки

^ Цзян, Цзунлинь; ЧЖАН, Цзыцзянь; ЛЮ, Юньфэн; ВАН, Чун; ЛУО, Чантун (01 марта 2021 г.). «Критерии гиперзвукового воздушно-реактивного двигателя и его экспериментальная проверка» . Китайский журнал аэронавтики . 34 (3): 94–104. Бибкод : 2021ЧЯН..34c..94J . дои : 10.1016/j.cja.2020.11.001 . ISSN 1000-9361 .
^ «Группа двигательных систем высокоскоростных транспортных средств» . Дж. П. Сислиан. Архивировано из оригинала 21 марта 2012 года.
^ Пратт, DT; Хамфри, JW; Гленн, Делавэр (1991). «Морфология стоячих косых детонационных волн». Журнал движения и мощности . 7 (5): 837–45. Бибкод : 1991JPP.....7..837P . дои : 10.2514/3.23399 . ISSN 0748-4658 . Документ AIAA 87-1785.
^ Перейти обратно: ^а ^б Гент, Эдд (12 мая 2021 г.). «Сверхбыстрые воздушные и космические путешествия стали ближе благодаря испытанию гиперзвуковой детонации» . НаукаАлерт . Проверено 13 мая 2021 г.
^ Торнтон, Мейсон Р.; Розато, Дэниел А.; Ахмед, Карим А. (3 января 2022 г.). «Экспериментальное исследование наклонных детонационных волн с различной геометрией рампы» . Американский институт аэронавтики и астронавтики. дои : 10.2514/6.2022-1753 . ISBN 978-1-62410-631-6 . {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
^ Александр, округ Колумбия; Сислиан, JP; Родитель, Б. (2006). «Сверхскоростное смешение топлива и воздуха в воздухозаборниках смешанного сжатия газовоздушных реактивных двигателей» . Журнал АИАА . 44 (10): 2145–55. Бибкод : 2006AIAAJ..44.2145A . дои : 10.2514/1.12630 . Архивировано из оригинала 24 июля 2011 г.
^ «Группа исследований систем горения и энергетики» .

[1] Цзян, Цзунлинь; ЧЖАН, Цзыцзянь; ЛЮ, Юньфэн; ВАН, Чун; ЛУО, Чантун (01 марта 2021 г.). «Критерии гиперзвукового воздушно-реактивного двигателя и его экспериментальная проверка» . Китайский журнал аэронавтики . 34 (3): 94–104. Бибкод : 2021ЧЯН..34c..94J . дои : 10.1016/j.cja.2020.11.001 . ISSN 1000-9361 .

[2] «Группа двигательных систем высокоскоростных транспортных средств» . Дж. П. Сислиан. Архивировано из оригинала 21 марта 2012 года.

[3] Пратт, DT; Хамфри, JW; Гленн, Делавэр (1991). «Морфология стоячих косых детонационных волн». Журнал движения и мощности . 7 (5): 837–45. Бибкод : 1991JPP.....7..837P . дои : 10.2514/3.23399 . ISSN 0748-4658 . Документ AIAA 87-1785.

[:0-4] Перейти обратно: ^а ^б Гент, Эдд (12 мая 2021 г.). «Сверхбыстрые воздушные и космические путешествия стали ближе благодаря испытанию гиперзвуковой детонации» . НаукаАлерт . Проверено 13 мая 2021 г.

[5] Торнтон, Мейсон Р.; Розато, Дэниел А.; Ахмед, Карим А. (3 января 2022 г.). «Экспериментальное исследование наклонных детонационных волн с различной геометрией рампы» . Американский институт аэронавтики и астронавтики. дои : 10.2514/6.2022-1753 . ISBN 978-1-62410-631-6 . {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )

[6] Александр, округ Колумбия; Сислиан, JP; Родитель, Б. (2006). «Сверхскоростное смешение топлива и воздуха в воздухозаборниках смешанного сжатия газовоздушных реактивных двигателей» . Журнал АИАА . 44 (10): 2145–55. Бибкод : 2006AIAAJ..44.2145A . дои : 10.2514/1.12630 . Архивировано из оригинала 24 июля 2011 г.

[7] «Группа исследований систем горения и энергетики» .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]