ПВРД против ГПВР
Сверхзвуковые и гиперзвуковые полеты - это мечты авиационных инженеров, для которых полет со скоростью, во много раз превышающей скорость звука, является технически сложной задачей. Несмотря на то, что сверхзвук - это реализованная мечта, его стоимость затрудняет финансовое использование.
ПВРД и ГПВРД - это двигатели, использующие собственную скорость для сжатия воздуха и приведения в движение двигателя. Технология прямоточного воздушно-реактивного двигателя практически применяется во многих случаях, начиная от ракет, сверхзвуковых самолетов и заканчивая артиллерийскими снарядами, в то время как ГПВРД все еще являются экспериментальными.
Подробнее о Ramjet
ПВРД, иногда называемый дымоходом или атодидом, представляет собой воздушно-реактивный двигатель, который использует поступательное движение двигателя для сжатия входящего воздуха без ротационного компрессора, присутствующего в реактивных двигателях.
ПВРД по своей конструкции не могут создавать тягу при нулевой скорости, изначально когда они неподвижны. Следовательно, самолетам требуется двигательная установка, чтобы инициировать движение сжатия в ПВРД. Для оптимальной работы ПВРД требуется скорость около 3 Маха, а скорость может достигать 6 Маха. Работа ПВРД основана на цикле Брайтона.
Всасываемый воздух сжимается с помощью форсунок, созданных в зонах сжатия, а скорость потока снижается до дозвуковых, чтобы обеспечить лучшее сгорание. Пламегаситель поджигает смесь, образуя высокоскоростной поток газа под высоким давлением, который выходит из двигателя на сверхзвуковой скорости.
ПВРД могут использоваться для приложений, требующих небольшого и простого двигателя для использования на высоких скоростях, таких как российско-индийские ракеты-невидимки BrahMos, а индийская ракета Akash использует технологию прямоточного воздушно-реактивного двигателя. Они также успешно использовались, хотя и неэффективно, в качестве реактивных форсунок на винтах вертолетов. Реактивные двигатели легендарного Lockheed SR 71 действуют как прямоточные воздушно-реактивные двигатели, поскольку скорость самолета превышает скорость звука.
ПВРД не зависят от подачи кислорода и не содержат вращающихся частей, что упрощает их производство и обслуживание.
Подробнее о Scramjet
ГПВРД (Susonic Combustion RAMjet) - это вариант прямоточного воздушно-реактивного двигателя, в котором сгорание происходит при сверхзвуковом воздушном потоке. Как и в прямоточных воздушно-реактивных двигателях, ГПВРД также сжимают поступающий воздух перед сгоранием, используя скорость транспортного средства. Однако прямоточные воздушно-реактивные двигатели замедляют воздушный поток до дозвуковых скоростей внутри двигателя перед сгоранием, хотя воздушный поток в ГПВРД является сверхзвуковым во всем двигателе. Сверхзвуковой поток создает большую реакцию, что позволяет ГПВРД эффективно работать на гиперзвуковых скоростях; теоретическая максимальная скорость ГПВРД составляет от 12 Маха (15 000 км/ч) до 24 Маха (29 000 км/ч), а самый быстрый воздушно-реактивный самолет имеет двигатели ГПВРД; NASA X-43A достигла скорости 9 Маха.6.
Как и прямоточный воздушно-реактивный двигатель, ГПВРД не имеют движущихся частей внутри двигателей и унаследовали все основные требования, такие как первичная силовая установка для разгона до сверхзвуковых скоростей. Хотя ГПВРД концептуально просты по дизайну и конструкции, фактическая реализация ограничена экстремальными инженерными проблемами. Аэродинамическое сопротивление при гиперзвуковом полете в атмосфере огромно, а температура на самолете и двигателе намного выше, чем температура окружающего воздуха; следовательно, требуются новые материалы, чтобы выдерживать температуры. Поддержание горения в сверхзвуковом потоке создает дополнительные проблемы, поскольку в течение миллисекунд топливо должно быть впрыснуто, смешано, зажжено и сожжено..
В дополнение к преимуществам обычных прямоточных воздушно-реактивных двигателей, ГПВРД имеют более высокий удельный импульс (изменение количества движения на единицу топлива), чем обычные реактивные двигатели. Прямоточные воздушно-реактивные двигатели производят удельный импульс от 1000 до 4000 секунд, в то время как ракета обеспечивает только 600 секунд или меньше.
Поскольку ГПВРД имеют высокие теоретические характеристики, они были предложены в качестве силовой установки для орбитальных аппаратов следующего поколения, и НАСА проводит обширные исследования в области технологии ГПВРД.
В чем разница между Ramjet и Scramjet?
• Поток внутри прямоточного воздушно-реактивного двигателя дозвуковой, а в ГПВРД – сверхзвуковой.
• ГПВРД имеют более высокий удельный импульс.
• Теоретически прямоточные воздушно-реактивные двигатели имеют диапазон скоростей от 1 до 6 Маха, тогда как у ГПВРД этот диапазон составляет от 12 до 24 Маха. Однако наибольшая практически достигнутая скорость - 9,6 Маха у Х-43А.
Источники диаграмм:
en.wikipedia.org/wiki/File:Ramjet_operation.svg
en.wikipedia.org/wiki/File:Scramjet_operation_en.svg
