Ramjet vs Scramjet
Supersonic en Hypersonic vliegen zijn dromen van luchtvaartingenieurs, waar vliegen met zo vaak de snelheid van het geluid een technisch moeilijke onderneming is. Hoewel supersonisch een gerealiseerde droom is, maken de kosten het moeilijk om financieel te worden gebruikt.
Ramjets en Scramjets zijn motoren die hun eigen snelheid gebruiken om lucht samen te persen en de motor voort te stuwen. De straalmotortechnologie is praktisch toepasbaar in veel gevallen, variërend van raketten, supersonische vliegtuigen tot artillerierondes, terwijl de straalmotormotoren nog steeds zeer experimenteel zijn.
Meer over Ramjet
De ramjet, ook wel een kachelpijpjet of athodyd genoemd, is een luchtademende straalmotor die de voorwaartse beweging van de motor gebruikt om binnenkomende lucht samen te persen, zonder dat er een roterende compressor aanwezig is in straalmotoren.
Door het ontwerp kunnen ramjets geen stuwkracht produceren met een snelheid van nul, aanvankelijk als ze stil staan. Daarom hebben de vliegtuigen een voortstuwingssysteem nodig om de beweging voor compressie in de straalmotor te starten. Voor een optimale werking hebben ramjets snelheden nodig rond Mach 3 en kunnen ze werken tot snelheden van Mach 6. De werking van de Ramjet is gebaseerd op de Brayton-cyclus.
De aangezogen lucht wordt gecomprimeerd met behulp van sproeiers die in de compressiegebieden zijn gemaakt, en de stroomsnelheid wordt verlaagd tot subsonische snelheden om een betere verbranding mogelijk te maken. Een vlamhouder ontsteekt het mengsel om een hogedrukgasstroom met hoge snelheid te produceren die de motor met supersonische snelheden verlaat.
Ramjets kunnen worden gebruikt voor toepassingen die een kleine en eenvoudige motor vereisen voor gebruik op hoge snelheid, zoals de Russische Indiase ste alth BrahMos-raketten, en de Indiase Akash-raket maakt gebruik van straalmotortechnologie. Ze zijn ook met succes gebruikt, hoewel niet efficiënt, als tipjets op helikopterrotors. De straalmotoren van de legendarische Lockheed SR 71 werken als ramjets omdat het vliegtuig sneller gaat dan de snelheid van het geluid.
Voordelen van ramjets zijn onafhankelijk van de zuurstoftoevoer en bevatten geen roterende onderdelen, waardoor het gemakkelijker te vervaardigen en te onderhouden is.
Meer over Scramjet
Een scramjet (Supersonic Combustion RAMjet) is een variant van een ramjet waarbij verbranding plaatsvindt wanneer de luchtstroom supersonisch is. Net als bij ramjets, comprimeren scramjets ook de binnenkomende lucht vóór verbranding met behulp van de snelheid van het voertuig. Ramjets vertragen echter de luchtstroom tot subsonische snelheden in de motor voorafgaand aan de verbranding, hoewel de luchtstroom in een scramjet supersonisch is door de hele motor. Supersonische stroming zorgt voor meer reactie waardoor scramjets efficiënt kunnen werken met hypersonische snelheden; theoretische topsnelheid van een scramjet ligt tussen Mach 12 (15.000 km/h) en Mach 24 (29.000 km/h), en het snelste luchtademende vliegtuig heeft Scramjet-motoren; de NASA X-43A bereikte Mach 9.6.
Net als ramjet hebben scramjets geen bewegende delen in de motoren en erven ze alle fundamentele vereisten, zoals een primair aandrijfsysteem om ze te versnellen tot supersonische snelheden. Hoewel scramjets conceptueel eenvoudig zijn in ontwerp en constructie, wordt de daadwerkelijke implementatie beperkt door extreme technische uitdagingen. De luchtweerstand bij Hypersonic-vlucht in de atmosfeer is immens, en de temperaturen in het vliegtuig en de motor zijn veel hoger dan de temperatuur rond de lucht; vandaar dat nieuwe materialen nodig zijn om de temperaturen te doorstaan. Het handhaven van de verbranding in de supersonische stroom brengt extra uitdagingen met zich mee, omdat de brandstof binnen milliseconden moet worden geïnjecteerd, gemengd, ontstoken en verbrand.
Naast de voordelen van gewone straalmotoren, hebben scramjets een hogere specifieke impuls (verandering in momentum per eenheid drijfgas) dan conventionele straalmotoren. Ramjets produceren een specifieke impuls tussen 1000 en 4000 seconden, terwijl een raket slechts 600 seconden of minder levert.
Omdat scramjets de hoge theoretische prestaties hebben, zijn ze gesuggereerd als de krachtcentrale voor de volgende generatie orbitale voertuigen en doet de NASA uitgebreid onderzoek op het gebied van scramjet-technologie.
Wat is het verschil tussen Ramjet en Scramjet?
• De stroming in de straalmotor is subsonisch, terwijl deze in de Scramjet supersonisch is.
• Scramjets produceren een hogere specifieke impuls.
• Theoretisch hebben Ramjets een snelheidsbereik van 1 tot 6 Mach, terwijl bij Scramjets het bereik 12 tot 24 Mach is. De snelste praktisch verkregen snelheid is echter 9,6 mach verkregen door de X-43A.
Diagrambronnen:
en.wikipedia.org/wiki/File:Ramjet_operation.svg
en.wikipedia.org/wiki/File:Scramjet_operation_en.svg
