Shcramjet

Silnik strumieniowy o spalaniu wywołanym uderzeniem (w skrócie shcramjet ; zwany także silnikiem o ukośnej fali detonacyjnej ; zwany także silnikiem strumieniowym o ukośnej detonacji stojącej (sodramjet) lub po prostu określany jako silnik uderzeniowy ) jest koncepcją oddychającego powietrzem silnika strumieniowego , zaproponowanego do zastosowań w napędach hipersonicznych i/lub jednostopniowych na orbitę .

Projekt

Geometria silnika shcramjet jest prosta i podobna do scramjet , różniąc się jedynie konstrukcją komory spalania . Silnik zawiera naddźwiękowy wlot , za którym znajduje się odpowiednio komora spalania i dysza . Konstrukcja wlotu jest podobna do typu scramjet, w którym cała konstrukcja nosa służy jako wlot. Spalanie w shcramjet może zachodzić w spalaniu wywołanym uderzeniem lub spalaniu detonacyjnym, w zależności od siły wstrząsu wywołującego . Jeśli zapłon następuje na tyle daleko w dół, że następujący po nim proces spalania nie wpływa na poprzedzający go wstrząs, mówi się, że spalanie jest wywołane wstrząsem. Jednak w przypadku bardzo szybkich reakcji zapłon następuje w pobliżu poprzedzającej fali uderzeniowej, a spalanie łączy się z falą uderzeniową falę uderzeniową i tworzy falę detonacyjną . Dlatego silnik strumieniowy z falą detonacyjną lub silnik z ukośną falą detonacyjną jest szczególnym przypadkiem silnika strumieniowego.

Chociaż fale uderzeniowe i detonacyjne są związane z dużymi stratami ciśnienia podczas spalania, teoretyczna całkowita strata ciśnienia związana z komorą spalania Shcramjet zbliża się do tej z silnika scramjet przy rosnących liczbach macha. Fakt ten, wraz z prostszą geometrią silnika i towarzyszącym mu zwiększeniem sprawności podzespołów, daje lepsze przewidywane osiągi przy lotach o liczbie Macha powyżej 12.

Silnik ukośnej fali detonacyjnej

Ten silnik kieruje mieszankę powietrza i paliwa z prędkością naddźwiękową (ponad pięć razy większą niż prędkość dźwięku ) w kierunku rampy, która tworzy falę uderzeniową. Ta fala uderzeniowa podgrzewa mieszankę i powoduje jej detonację, wyrzucając spaliny z silnika. Takie podejście spala prawie 100% paliwa. Teoretycznie prędkość pojazdu może osiągnąć 17-krotność prędkości dźwięku.

Krytycznym wyzwaniem jest ograniczenie detonacji na małym obszarze, bez umożliwienia jej kierowania energii w górę w kierunku źródła paliwa lub w dół, gdzie straci siłę. W 2021 roku eksperymentalne urządzenie utrzymywało detonację w stałym miejscu przez 3 sekundy, znacznie dłużej niż wcześniejsze próby.

Scramjet

Silnik shcramjet jest podobny do silnika scramjet ; jednak w przeciwieństwie do dyfuzyjnego trybu spalania w silniku typu scramjet, spalanie silnika typu shcramjet odbywa się w cienkim obszarze stojących skośnych fal uderzeniowych i/lub detonacyjnych stabilizowanych na klinie, tępym korpusie itp. Ponieważ spalanie jest ograniczone do wąskiego obszaru w poprzek fala zapalająca, komora spalania długość w shcramjet może być znacznie krótsza niż w scramjet, który wymaga długiej komory spalania do pełnego wymieszania i spalania paliwa z powietrzem. Uważa się również, że shcramjet ma lepszą ogólną wydajność napędową niż scramjet przy wyższych liczbach Macha , zwłaszcza powyżej 12 Macha. Ostatnie badania wykazały, że shcramjet, wraz z innymi wariantami oddychającymi powietrzem, może działać jako wydajny układ napędowy pojazdu o dużej prędkości dla lotów SSTO. Te potencjalne zalety przyciągnęły znaczne badania nad zastosowaniami napędowymi, a także nad podstawowymi zjawiskami fizycznymi.