กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 10 นาที

แรมเจ็ท

เครื่องยนต์แรมเจ็ต เป็น เครื่องยนต์ไอพ่นแบบใช้ลมหายใจชนิดหนึ่งซึ่งต้องอาศัยการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าของเครื่องยนต์เพื่อให้ได้อากาศสำหรับการเผาไหม้

แรมเจ็ท

การทำงานของเครื่องยนต์แรมเจ็ตแบบง่าย พร้อมแสดงค่าเลขมัคของอัตราการไหล

เครื่องยนต์แรมเจ็ต เป็น เครื่องยนต์ไอพ่นแบบใช้ลมหายใจชนิดหนึ่งซึ่งต้องอาศัยการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าของเครื่องยนต์เพื่อให้ได้อากาศสำหรับการเผาไหม้ เครื่องยนต์แรมเจ็ตทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดที่ความเร็วเหนือเสียงประมาณมัค  3 (2,300 ไมล์ต่อชั่วโมง; 3,700 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) และสามารถทำงานได้ถึงมัค 6 (4,600 ไมล์ต่อชั่วโมง; 7,400 กิโลเมตรต่อชั่วโมง)

เครื่องยนต์แรมเจ็ตมีความเหมาะสมเป็นพิเศษในการใช้งานที่ต้องการกลไกขนาดกะทัดรัดเพื่อความเร็วสูง เช่นขีปนาวุธนักออกแบบอาวุธกำลังศึกษาเทคโนโลยีแรมเจ็ตเพื่อใช้ในกระสุนปืนใหญ่เพื่อเพิ่มระยะยิง กระสุนปืนครกขนาด 120 มม. ที่ใช้แรมเจ็ตช่วยคาดว่าจะสามารถเดินทางได้ไกลถึง 35 กม. (22 ไมล์) [ 1 ]มีการใช้แรมเจ็ตเป็นเจ็ทปลายใบพัดของเฮลิคอปเตอร์ แม้ว่าจะไม่มีประสิทธิภาพก็ตาม [ 2 ]

ประวัติศาสตร์

ฝรั่งเศส

เลดุก 010

ซีราโน เดอ แบร์เฌอรัก

L'Autre Monde: ou les États et Empires de la Lune ( ประวัติศาสตร์ตลกขบขันของรัฐและจักรวรรดิแห่งดวงจันทร์ ) (1657) เป็นนวนิยายเสียดสีเรื่องแรกจากสามเรื่องที่เขียนโดยCyrano de Bergeracซึ่งถือเป็นหนึ่งในเรื่องราววิทยาศาสตร์แฟนตาซี เรื่องแรกๆ Arthur C Clarkeยกย่องหนังสือเล่มนี้ว่าเป็นต้นกำเนิดของเครื่องยนต์แรมเจ็ต[ 3 ]และเป็นตัวอย่างนิยายเรื่องแรกของการบินอวกาศด้วยจรวด

เรเน่ โลริน

เครื่องยนต์แรมเจ็ตได้รับการออกแบบในปี 1913 โดยนักประดิษฐ์ชาวฝรั่งเศสRené Lorinซึ่งได้รับสิทธิบัตร (FR290356) สำหรับอุปกรณ์ของเขา เขาไม่สามารถทดสอบสิ่งประดิษฐ์ของเขาได้เนื่องจากไม่มีอุปกรณ์ที่เหมาะสม เนื่องจากในขณะนั้นไม่มีเครื่องบินลำใดที่สามารถบินได้เร็วพอที่จะทำให้เครื่องยนต์แรมเจ็ตทำงานได้อย่างเหมาะสม[ 4 ]สิทธิบัตรของเขาแสดงให้เห็นเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบลูกสูบที่มี 'แตร' เพิ่มเข้ามาเป็นหัวฉีดไอเสีย ซึ่งแสดงให้เห็นถึงแนวคิดที่ว่าไอเสียจากเครื่องยนต์สันดาปภายในสามารถถูกส่งเข้าไปในหัวฉีดเพื่อสร้างแรงขับไอพ่นได้[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]

เรเน่ เลดุก

ผลงานของเรเน่ เลดุกนั้นโดดเด่น เครื่องบินรุ่นเลดุก 0.10เป็นหนึ่งในเครื่องบินขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์แรมเจ็ตลำแรกๆ ที่บินได้ในปี 1949

นอร์ด เอวิเอชั่น

เครื่องบินNord 1500 Griffonทำความเร็วได้ถึง Mach 2.19 (745 เมตร/วินาที; 2,680 กิโลเมตร/ชั่วโมง) ในปี 1958

ออสเตรีย-ฮังการี

อัลเบิร์ต โฟโน

ในปี ค.ศ. 1915 อัลเบิร์ต โฟโน นักประดิษฐ์ชาวฮังการี ได้คิดค้นวิธีการเพิ่มระยะการยิงของปืนใหญ่โดยประกอบด้วยกระสุนที่ยิงจากปืนรวมกับหน่วยขับเคลื่อนแบบแรมเจ็ต ทำให้สามารถยิงได้ไกลแม้ด้วยความเร็วปากกระบอกปืนที่ค่อนข้างต่ำ ช่วยให้สามารถยิงกระสุนหนักจากปืนที่มีน้ำหนักเบาได้ โฟโนได้ยื่นสิ่งประดิษฐ์ของเขาต่อกองทัพออสเตรีย-ฮังการีแต่ข้อเสนอดังกล่าวถูกปฏิเสธ[ 8 ]หลังสงครามโลกครั้งที่ 1 โฟโนได้กลับมาศึกษาเรื่องนี้อีกครั้ง ในเดือนพฤษภาคม ค.ศ. 1928 เขาได้อธิบาย "เครื่องยนต์ไอพ่นอากาศ" ว่าเหมาะสมสำหรับเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงที่ระดับความสูงมาก ในการยื่นขอสิทธิบัตรของเยอรมนี ในการยื่นขอสิทธิบัตรเพิ่มเติม เขาได้ดัดแปลงเครื่องยนต์ให้เหมาะกับความเร็วต่ำกว่าเสียง สิทธิบัตรได้รับการอนุมัติในปี ค.ศ. 1932 (สิทธิบัตรเยอรมันเลขที่ 554,906, 2 พฤศจิกายน ค.ศ. 1932) [ 9 ]

สหภาพโซเวียต

ไอเสียของเครื่องยนต์แรมเจ็ตของขีปนาวุธ Kh-31

ในสหภาพโซเวียต ทฤษฎีเกี่ยวกับเครื่องยนต์แรมเจ็ตความเร็วเหนือเสียงถูกนำเสนอในปี 1928 โดยบอริส สเตชกินยูริ โปเบโดโนสเซฟ หัวหน้า กองพลที่ 3 ของ GIRDได้ทำการวิจัย เครื่องยนต์เครื่องแรก GIRD-04 ได้รับการออกแบบโดยไอเอ เมอร์คูลอฟ และทดสอบในเดือนเมษายน 1933 เพื่อจำลองการบินความเร็วเหนือเสียง เครื่องยนต์นี้ใช้ลมที่อัดความดัน 200 บาร์และใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิง เครื่องยนต์แรมเจ็ต GIRD-08 ที่ใช้ฟอสฟอรัสเป็นเชื้อเพลิงได้รับการทดสอบโดยการยิงจากปืนใหญ่ กระสุนเหล่านี้อาจเป็นกระสุนขับเคลื่อนด้วยไอพ่นชุดแรกที่ทำลายสถิติความเร็ว เสียง

ในปี 1939 เมอร์คูลอฟได้ทำการทดสอบเครื่องยนต์แรมเจ็ตเพิ่มเติมโดยใช้จรวดสองขั้นตอนรุ่น R-3 เขาได้พัฒนาเครื่องยนต์แรมเจ็ตเครื่องแรกสำหรับใช้เป็นเครื่องยนต์เสริมของเครื่องบิน คือ รุ่น DM-1 การบินด้วยเครื่องบินที่ขับเคลื่อนด้วยแรมเจ็ตครั้งแรกของโลกเกิดขึ้นในเดือนธันวาคม 1940 โดยใช้เครื่องยนต์ DM-2 สองเครื่องบนเครื่องบินPolikarpov I-15 ที่ได้รับการดัดแปลง เมอร์คูลอฟออกแบบเครื่องบินขับไล่แรมเจ็ต "ซาโมเล็ต ดี" ในปี 1941 ซึ่งไม่เคยสร้างเสร็จสมบูรณ์ เครื่องยนต์ DM-4 สองเครื่องของเขาถูกติดตั้งบน เครื่องบินขับไล่ Yak-7 PVRD ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง ในปี 1940 เครื่องบินทดลอง Kostikov-302 ได้รับการออกแบบ โดยใช้จรวดเชื้อเพลิงเหลวสำหรับการขึ้นบินและเครื่องยนต์แรมเจ็ตสำหรับการบิน โครงการนั้นถูกยกเลิกในปี 1944

ในปี 1947 มสตีสลาฟ เคลดิชเสนอแนวคิดเครื่องบินทิ้งระเบิดระยะไกลที่สามารถโจมตี ขั้วโลก ใต้ได้ คล้ายกับเครื่องบินทิ้งระเบิดแซงเกอร์-เบรดท์ แต่ใช้เครื่องยนต์แรมเจ็ตแทนจรวด ในปี 1954 เอ็นพีโอ ลาวอชกิน และสถาบันเคลดิช เริ่มพัฒนาขีปนาวุธร่อนความเร็วเหนือเสียง 3 มัค ชื่อว่าบูร์ยาโครงการนี้แข่งขันกับขีปนาวุธข้ามทวีป R-7ที่พัฒนาโดยเซอร์เกย์ โคโรเลฟแต่ถูกยกเลิกในปี 1957

ญี่ปุ่น

มีการออกแบบ สร้าง และทดสอบเครื่องยนต์แรมเจ็ตหลายเครื่องที่โรงงานของบริษัทคาวาซากิแอร์คราฟต์ในเมืองกิฟุระหว่างสงครามโลกครั้งที่สอง เจ้าหน้าที่ของบริษัทอ้างในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2488 ว่าโครงการริเริ่มภายในประเทศเหล่านี้ไม่ได้รับอิทธิพลจากการพัฒนาของเยอรมนีที่เกิดขึ้นพร้อมกัน การประเมินข่าวกรองของสหรัฐฯ หลังสงครามระบุว่าเครื่องกระจายเชื้อเพลิงแบบแรงเหวี่ยงของเครื่องยนต์แรมเจ็ตคาวาซากิเป็น "ความสำเร็จที่โดดเด่นที่สุดของบริษัท ... ซึ่งช่วยลดระบบฉีดเชื้อเพลิงที่ใช้กันโดยทั่วไปได้มาก" [ 10 ]เนื่องจากมีการสั่นสะเทือนมากเกินไป เครื่องยนต์นี้จึงมีไว้สำหรับใช้ในจรวดหรือเครื่องบินไร้คนขับที่ปล่อยจากเครื่องยิงเท่านั้น การเตรียมการทดสอบการบินสิ้นสุดลงเมื่อญี่ปุ่นยอมจำนนในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2488

เยอรมนี

ในปี พ.ศ. 2479 เฮลล์มุท วอลเตอร์ได้สร้างเครื่องยนต์ทดสอบที่ขับเคลื่อนด้วยก๊าซธรรมชาติงานวิจัยเชิงทฤษฎีได้ดำเนินการที่BMW , JunkersและDFLในปี พ.ศ. 2484 ยูเจน แซงเกอร์จาก DFL ได้เสนอเครื่องยนต์แรมเจ็ตที่มีอุณหภูมิห้องเผาไหม้สูง เขาได้สร้างท่อแรมเจ็ตขนาดใหญ่ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 500 มิลลิเมตร (20 นิ้ว) และ 1,000 มิลลิเมตร (39 นิ้ว) และทำการทดสอบการเผาไหม้บนรถบรรทุกและบนแท่นทดสอบพิเศษบนเครื่องบินDornier Do 17 Z ที่ความเร็วบินสูงสุด 200 เมตรต่อวินาที (720 กม./ชม.) ต่อมา เนื่องจากน้ำมันเบนซินเริ่มขาดแคลนในเยอรมนี จึงมีการทดสอบโดยใช้ก้อนฝุ่นถ่านหินอัดเป็นเชื้อเพลิง (ดูเช่นLippisch P.13a ) ซึ่งไม่ประสบความสำเร็จเนื่องจากการเผาไหม้ช้า[ 11 ]

สหรัฐอเมริกา

เครื่องบินAQM-60 Kingfisherเป็นเครื่องบินแรมเจ็ตรุ่นแรกที่ผลิตเพื่อเข้าประจำการในกองทัพสหรัฐฯ

Stovepipe (บิน/ลุกเป็นไฟ/ความเร็วเหนือเสียง) เป็นชื่อที่นิยมใช้เรียกเครื่องยนต์แรมเจ็ตในช่วงทศวรรษ 1950 ในนิตยสารการค้าเช่นAviation Week & Space Technology [ 12 ]และสิ่งพิมพ์อื่นๆ เช่นThe Cornell Engineer [ 13 ]ความเรียบง่ายที่แฝงอยู่ในชื่อนี้มาจากการเปรียบเทียบกับ เครื่องยนต์ เทอร์โบเจ็ตซึ่งใช้เครื่องจักรเทอร์โบหมุนที่ค่อนข้างซับซ้อนและมีราคาแพง

กองทัพเรือสหรัฐฯ ได้พัฒนาขีปนาวุธอากาศสู่อากาศหลายรุ่นภายใต้ชื่อ " กอร์กอน " โดยใช้กลไกขับเคลื่อนที่แตกต่างกัน รวมถึงระบบขับเคลื่อนแบบแรมเจ็ตในรุ่นกอร์กอน IV กอร์กอน IV ที่ใช้เครื่องยนต์แรมเจ็ต ซึ่งผลิตโดยเกล็น มาร์ตินได้รับการทดสอบในปี 1948 และ 1949 ที่ฐานทัพอากาศพอยต์มูกูเครื่องยนต์แรมเจ็ตได้รับการออกแบบที่มหาวิทยาลัยเซาท์เทิร์นแคลิฟอร์เนีย และผลิตโดยบริษัทมาร์ควาร์ดต์ แอร์คราฟต์เครื่องยนต์มีความยาว 2.1 เมตร (7 ฟุต) และมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 510 มิลลิเมตร (20 นิ้ว) โดยติดตั้งอยู่ด้านล่างของขีปนาวุธ

ในช่วงต้นทศวรรษ 1950 สหรัฐอเมริกาได้พัฒนาเครื่องยนต์แรมเจ็ตที่ความเร็วมากกว่ามัค 4 ภายใต้ โครงการ ล็อกฮีด X-7ซึ่งต่อมาได้รับการพัฒนาเป็น เครื่องบิน ล็อกฮีด AQM-60 คิงฟิชเชอร์ และการพัฒนาเพิ่มเติมส่งผลให้เกิดโดรนสอดแนม ล็อกฮีด D-21

ในช่วงปลายทศวรรษ 1950 กองทัพเรือสหรัฐฯ ได้นำระบบที่เรียกว่าRIM-8 Talos มา ใช้ ซึ่งเป็นขีปนาวุธพื้นสู่อากาศระยะไกลที่ยิงจากเรือ ขีปนาวุธนี้สามารถยิงเครื่องบินรบของศัตรูตกได้สำเร็จในช่วงสงครามเวียดนามและเป็นขีปนาวุธที่ยิงจากเรือลำแรกที่ทำลายเครื่องบินของศัตรูในการรบ เมื่อวันที่ 23 พฤษภาคม 1968 ขีปนาวุธ Talos ที่ยิงจาก เรือ USS Long Beachได้ยิงเครื่องบิน MiG ของเวียดนามตก ในระยะประมาณ 105 กิโลเมตร (65 ไมล์) นอกจากนี้ยังใช้เป็นอาวุธพื้นสู่พื้นและได้รับการดัดแปลงเพื่อทำลายเรดาร์ภาคพื้นดิน[ 14 ]

ในช่วงปลายทศวรรษ 1950 และต้นทศวรรษ 1960 สหรัฐอเมริกาได้ใช้เทคโนโลยีที่ได้รับการพิสูจน์แล้วจาก AQM-60 ในการผลิตระบบป้องกันภัยทางอากาศขนาดใหญ่ที่เรียกว่าCIM-10 Bomarcซึ่งติดตั้งขีปนาวุธแรมเจ็ตติดหัวรบนิวเคลียร์หลายร้อยลูก มีระยะทำการหลายร้อยไมล์ ใช้เครื่องยนต์เดียวกันกับ AQM-60 แต่ใช้วัสดุที่ได้รับการปรับปรุงเพื่อให้ทนทานต่อระยะเวลาการบินที่ยาวนานขึ้น ระบบนี้ถูกถอนออกไปในทศวรรษ 1970 เนื่องจากภัยคุกคามจากเครื่องบินทิ้งระเบิดลดลง

ธอร์-เออร์

ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2563 กระทรวงกลาโหมสหรัฐฯ และกระทรวงกลาโหมนอร์เวย์ได้ประกาศความร่วมมือกันเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีขั้นสูงที่สามารถนำไปใช้กับอาวุธความเร็วสูงและไฮเปอร์โซนิกในระยะไกล โครงการ Tactical High-speed Offensive Ramjet for Extended Range (THOR-ER)ได้ทำการทดสอบยานพาหนะเชื้อเพลิงแข็งแรมเจ็ต (SFRJ) เสร็จสิ้นในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2565 [ 15 ]

สหราชอาณาจักร

เครื่องยนต์ด้านบนเป็นเครื่องยนต์แรมเจ็ตของขีปนาวุธบลัดฮาวด์

ในช่วงปลายทศวรรษ 1950, 1960 และต้นทศวรรษ 1970 สหราชอาณาจักรได้พัฒนาขีปนาวุธแบบแรมเจ็ตหลายรุ่น

โครงการ บลู เอนวอย (Blue Envoy)มีเป้าหมายที่จะติดตั้งระบบป้องกันภัยทางอากาศระยะไกลด้วยเครื่องยนต์แรมเจ็ตให้กับประเทศ เพื่อต่อต้านเครื่องบินทิ้งระเบิด แต่ระบบดังกล่าวถูกยกเลิกไป และถูกแทนที่ด้วยระบบขีปนาวุธแรมเจ็ตระยะสั้นกว่าที่เรียกว่า บลัดฮาวด์ (Bloodhound ) ระบบนี้ถูกออกแบบมาเพื่อเป็นแนวป้องกันที่สอง ในกรณีที่ผู้โจมตีสามารถหลบเลี่ยงฝูงเครื่องบินขับไล่ ไลท์นิ่ง (English Electric Lightning) ที่ตั้งรับอยู่ได้

ในทศวรรษ 1960 กองทัพเรืออังกฤษได้พัฒนาและใช้งานขีปนาวุธพื้นสู่อากาศแบบใช้เครื่องยนต์แรมเจ็ตสำหรับเรือรบ เรียกว่า ซีดาร์ท (Sea Dart ) ขีปนาวุธนี้มีระยะทำการ 65–130 กิโลเมตร (40–80 ไมล์) และความเร็ว 3 มัค (Mach 3) และถูกนำไปใช้ในการต่อสู้กับเครื่องบินหลายประเภทอย่างประสบความสำเร็จในระหว่างสงคราม ฟอล์คแลนด์

ฟริตซ์ ซวิคกี้

ฟริตซ์ ซวิคกีนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ชาวสวิสผู้มีชื่อเสียงเป็นผู้อำนวยการฝ่ายวิจัยที่Aerojetและถือครองสิทธิบัตรมากมายในด้านการขับเคลื่อนด้วยไอพ่น สิทธิบัตรUS 5121670 และUS 4722261เป็นสิทธิบัตรสำหรับเครื่องเร่ง ความเร็วแรม กองทัพเรือสหรัฐฯ ไม่อนุญาตให้ซวิคกีพูดคุยเกี่ยวกับสิ่งประดิษฐ์ของเขาต่อสาธารณะ สิทธิบัตรUS 2461797เป็นสิทธิบัตรสำหรับไอพ่นใต้น้ำ ซึ่งเป็นแรมไอพ่นที่ทำงานในตัวกลางของเหลว นิตยสาร ไทม์รายงานเกี่ยวกับงานของซวิคกี[ 16 ] [ 17 ]  

ออกแบบ

เครื่องยนต์แรมเจ็ตทั่วไป

ส่วนแรกของเครื่องยนต์แรมเจ็ตคือตัวกระจายแรงดัน (คอมเพรสเซอร์) ซึ่งการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าของเครื่องยนต์แรมเจ็ตจะถูกใช้เพื่อเพิ่มความดันของของเหลวทำงาน (อากาศ) ให้ได้ตามที่ต้องการสำหรับการเผาไหม้ อากาศจะถูกอัด ถูกทำให้ร้อนโดยการเผาไหม้ และขยายตัวในวัฏจักรทางเทอร์โมไดนามิกที่เรียกว่าวัฏจักรเบรย์ตันก่อนที่จะผ่านเข้าไปในหัวฉีดเพื่อเร่งความเร็วให้ถึงระดับความเร็วเหนือเสียงและสร้างแรงขับไป ข้างหน้า

เครื่องยนต์แรมเจ็ตมีความซับซ้อนน้อยกว่าเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ตหรือเทอร์โบแฟน มาก โดยต้องการเพียงช่องรับอากาศ ห้องเผาไหม้ และหัวฉีด[ 18 ]ในการสร้าง นอกจากนี้ เครื่องยนต์แรมเจ็ตยังมีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวน้อยมากหรือไม่มีเลย เครื่องยนต์แรมเจ็ตเชื้อเพลิงเหลวมีเพียงปั๊มเชื้อเพลิง ในขณะที่เครื่องยนต์แรมเจ็ตเชื้อเพลิงแข็งไม่มีแม้แต่ปั๊มเชื้อเพลิง

ในทางตรงกันข้าม เครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ตใช้คอมเพรสเซอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยกังหันซึ่งสร้างอากาศอัดขึ้นเอง (เช่น อากาศอัดในเครื่องยนต์แรมเจ็ต) เพื่อสร้างแรงขับ

การก่อสร้าง

เครื่องกระจายกลิ่น

ตัวกระจายอากาศจะแปลงความเร็วสูงของอากาศที่เข้าใกล้ช่องรับอากาศให้เป็นความดันสูง (สถิต) ที่จำเป็นสำหรับการเผาไหม้ ความดันการเผาไหม้สูงจะช่วยลดการเพิ่มขึ้นของเอนโทรปีในระหว่างการเพิ่มความร้อน[ 19 ]จึงช่วยลดพลังงานความร้อนที่สูญเปล่าในก๊าซไอเสีย[ 20 ]

เครื่องยนต์แรมเจ็ตความเร็วต่ำกว่าเสียงและความเร็วเหนือเสียงต่ำใช้ ช่องรับอากาศแบบ พิโทต์ตามด้วยช่องทางภายในที่กว้างขึ้น (ตัวกระจายอากาศความเร็วต่ำกว่าเสียง) เพื่อให้ได้ความเร็วต่ำกว่าเสียงที่จำเป็นในห้องเผาไหม้ ที่ความเร็วเหนือเสียงต่ำ คลื่นกระแทกปกติ (ระนาบ) จะก่อตัวขึ้นด้านหน้าช่องรับอากาศ

สำหรับความเร็วเหนือเสียงที่สูงขึ้น การสูญเสียความดันผ่านคลื่นกระแทกจะกลายเป็นปัญหาใหญ่ จึงต้องใช้ส่วนยื่นหรือกรวยเพื่อสร้างคลื่นกระแทกเฉียงด้านหน้าคลื่นกระแทกปกติสุดท้ายที่เกิดขึ้นบริเวณขอบทางเข้า ในกรณีนี้ ตัวกระจายลมประกอบด้วยสองส่วน คือ ตัวกระจายลมสำหรับความเร็วเหนือเสียง ซึ่งมีคลื่นกระแทกอยู่ภายนอกทางเข้า ตามด้วยตัวกระจายลมสำหรับความเร็วต่ำกว่าเสียงซึ่งอยู่ภายใน

ที่ความเร็วสูงขึ้นไปอีก ส่วนหนึ่งของการแพร่กระจายความเร็วเหนือเสียงจะต้องเกิดขึ้นภายใน ซึ่งต้องอาศัยคลื่นกระแทกเฉียงทั้งภายนอกและภายใน คลื่นกระแทกปกติสุดท้ายจะต้องเกิดขึ้นในบริเวณใกล้เคียงกับพื้นที่การไหลขั้นต่ำที่เรียกว่าคอคอด ซึ่งตามมาด้วยตัวกระจายความเร็วต่ำกว่าเสียง

ห้องเผาไหม้

เช่นเดียวกับเครื่องยนต์เจ็ทอื่นๆ ห้องเผาไหม้จะเพิ่มอุณหภูมิของอากาศโดยการเผาไหม้เชื้อเพลิง กระบวนการนี้เกิดขึ้นโดยมีการสูญเสียความดันเพียงเล็กน้อย ความเร็วของอากาศที่เข้าสู่ห้องเผาไหม้จะต้องต่ำพอที่จะทำให้เกิดการเผาไหม้อย่างต่อเนื่องในบริเวณที่ได้รับการปกป้องโดย ตัว ยึด เปลวไฟ

ห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์แรมเจ็ตสามารถทำงานได้อย่างปลอดภัยที่อัตราส่วนเชื้อเพลิงต่ออากาศแบบสโตอิคิโอ เมตริก ซึ่งหมายความว่า อุณหภูมิการหยุดนิ่ง ที่ทางออกของห้องเผาไหม้ จะอยู่ที่ประมาณ 2,400 เคลวิน (2,130 องศาเซลเซียส; 3,860 องศาฟาเรนไฮต์) สำหรับน้ำมันก๊าดโดยปกติแล้ว ห้องเผาไหม้จะต้องสามารถทำงานได้ในช่วงการตั้งค่าคันเร่งที่กว้าง เพื่อให้สอดคล้องกับความเร็วและระดับความสูงในการบิน โดยทั่วไปแล้ว บริเวณนำร่องที่ได้รับการปกป้องจะช่วยให้การเผาไหม้ดำเนินต่อไปได้เมื่อช่องรับอากาศของยานมีการหมุน/เอียง สูง ในระหว่างการเลี้ยว เทคนิคการรักษาเสถียรภาพของเปลวไฟอื่นๆ ใช้ตัวยึดเปลวไฟ ซึ่งมีรูปแบบที่แตกต่างกันไปตั้งแต่กระป๋องห้องเผาไหม้ไปจนถึงแผ่นเรียบ เพื่อปกป้องเปลวไฟและปรับปรุงการผสมเชื้อเพลิง การเติมเชื้อเพลิงมากเกินไปในห้องเผาไหม้อาจทำให้คลื่นกระแทกสุดท้าย (ปกติ) ในดิฟฟิวเซอร์ถูกผลักไปข้างหน้าเกินขอบช่องรับอากาศ ส่งผลให้การไหลของอากาศและแรงขับลดลงอย่างมาก

หัวฉีด

หัวฉีดขับเคลื่อนเป็นส่วนสำคัญอย่างยิ่งในการออกแบบเครื่องยนต์แรมเจ็ต เนื่องจากมันเร่งการไหลของไอเสียเพื่อสร้างแรงขับ

เครื่องยนต์แรมเจ็ตความเร็วต่ำกว่าเสียงจะเร่งการไหลของไอเสียด้วยหัวฉีดในขณะที่การบินเหนือเสียงโดยทั่วไปต้องใช้หัวฉีดแบบลู่เข้า-ลู่แยก

เครื่องยนต์แรมเจ็ต Bristol Thorที่ได้รับการดัดแปลงเพื่อจัดแสดง เครื่องยนต์ Thor สองเครื่องถูกนำไปใช้กับขีปนาวุธ Bristol Bloodhound

ประสิทธิภาพและการควบคุม

แม้ว่าเครื่องยนต์แรมเจ็ตจะทำงานได้ช้าเพียง 45 เมตรต่อวินาที (160 กม./ชม.; 100 ไมล์/ชม.) [ 21 ]แต่ที่ความเร็วต่ำกว่าประมาณ Mach 0.5 (170 ม./วินาที; 610 กม./ชม.; 380 ไมล์/ชม.) จะให้แรงขับน้อยและไม่มีประสิทธิภาพอย่างมากเนื่องจากอัตราส่วนความดันต่ำ

ที่ความเร็วสูงกว่านี้ หากมีความเร็วในการบินเริ่มต้นที่เพียงพอ เครื่องยนต์แรมเจ็ตจะสามารถบินได้อย่างต่อเนื่องด้วยตัวเอง เว้นแต่ว่าแรงต้านอากาศของเครื่องบินจะสูงมาก เครื่องยนต์และลำตัวเครื่องบินจะเร่งความเร็วขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งจะทำให้อุณหภูมิของอากาศที่เข้าสู่เครื่องบินสูงขึ้นอย่างมาก เนื่องจากอาจทำให้เครื่องยนต์และ/หรือโครงสร้างเครื่องบินเสียหายได้ ระบบควบคุมเชื้อเพลิงจึงต้องลดปริมาณการไหลของเชื้อเพลิงเพื่อรักษาระดับความเร็วและอุณหภูมิของอากาศที่เข้าสู่เครื่องบินให้คงที่

เนื่องจากอุณหภูมิการเผาไหม้ที่สมดุลทางเคมี ประสิทธิภาพจึงมักดีที่ความเร็วสูง (ประมาณ Mach 2 – Mach 3, 680–1,000 เมตร/วินาที, 2,500–3,700 กิโลเมตร/ชั่วโมง, 1,500–2,300 ไมล์/ชั่วโมง) ในขณะที่ความเร็วต่ำ ความดันที่ค่อนข้างต่ำทำให้เครื่องยนต์แรมเจ็ตมีประสิทธิภาพด้อยกว่าเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ต และจรวด

ควบคุม

เครื่องยนต์แรมเจ็ตสามารถจำแนกได้ตามประเภทของเชื้อเพลิง ไม่ว่าจะเป็นของเหลวหรือของแข็ง และตามบูสเตอร์[ 22 ]

เชื้อเพลิงเหลว

ในเครื่องยนต์แรมเจ็ตเชื้อเพลิงเหลว (LFRJ) เชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอน (โดยทั่วไป) จะถูกฉีดเข้าไปในห้องเผาไหม้ก่อนถึงตัวยึดเปลวไฟ ตัวยึดเปลวไฟจะทำให้เปลวไฟคงที่ด้วยอากาศอัดจากช่องรับอากาศ จำเป็นต้องมีวิธีการอัดแรงดันและจ่ายเชื้อเพลิงให้กับแรมคอมบัสเตอร์ ซึ่งอาจซับซ้อนและมีราคาแพง ระบบขับเคลื่อนนี้ได้รับการพัฒนาให้สมบูรณ์แบบเป็นครั้งแรกโดยYvonne Brillในระหว่างการทำงานของเธอที่Marquardt Corporation [ 23 ]

Aérospatiale-Celergได้ออกแบบ LFRJ โดยที่เชื้อเพลิงจะถูกดันเข้าไปในหัวฉีดด้วยถุงลมยางยืดที่พองตัวขึ้นเรื่อยๆ ตามความยาวของถังเชื้อเพลิง ในขั้นต้น ถุงลมจะก่อตัวเป็นปลอกหุ้มที่แนบสนิทกับขวดอากาศอัดซึ่งติดตั้งตามแนวยาวในถัง[ 24 ]วิธีนี้ให้ต้นทุนที่ต่ำกว่า LFRJ แบบควบคุมที่ต้องใช้ระบบปั๊มเพื่อจ่ายเชื้อเพลิง[ 25 ]

ถอดออก

เครื่องยนต์แรมเจ็ตไม่สร้างแรงขับคงที่และต้องการบูสเตอร์เพื่อให้ได้ความเร็วไปข้างหน้าสูงพอสำหรับการทำงานอย่างมีประสิทธิภาพของระบบดูดอากาศ ขีปนาวุธที่ขับเคลื่อนด้วยแรมเจ็ตรุ่นแรกๆ ใช้บูสเตอร์ภายนอก ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะเป็นจรวดเชื้อเพลิงแข็ง โดยอาจติดตั้งแบบเรียงกัน (tandem) คือบูสเตอร์จะติดตั้งอยู่ด้านท้ายของแรมเจ็ตทันที เช่นSea Dartหรือแบบพันรอบ (wraparound) คือบูสเตอร์หลายตัวจะติดตั้งอยู่รอบนอกของแรมเจ็ต เช่น2K11 Krugการเลือกรูปแบบการจัดเรียงบูสเตอร์มักขึ้นอยู่กับขนาดของแท่นปล่อย บูสเตอร์แบบเรียงกันจะเพิ่มความยาวของระบบ ในขณะที่บูสเตอร์แบบพันรอบจะเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลาง บูสเตอร์แบบพันรอบมักสร้างแรงต้านมากกว่าแบบเรียงกัน

บูสเตอร์แบบบูรณาการให้ตัวเลือกการบรรจุที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น เนื่องจากเชื้อเพลิงบูสเตอร์ถูกหล่อไว้ภายในห้องเผาไหม้ที่ว่างเปล่า วิธีการนี้ถูกนำมาใช้ในการออกแบบแรมเจ็ตเชื้อเพลิงแข็ง (SFRJ) เช่น2K12 Kubเชื้อเพลิงเหลว เช่นASMPและจรวดแบบมีท่อ เช่นMeteorการออกแบบแบบบูรณาการมีความซับซ้อนเนื่องจากข้อกำหนดของหัวฉีดที่แตกต่างกันของขั้นตอนการบินของบูสเตอร์และแรมเจ็ต เนื่องจากระดับแรงขับที่สูงกว่าของบูสเตอร์ จึงจำเป็นต้องใช้หัวฉีดที่มีรูปร่างแตกต่างกันเพื่อให้ได้แรงขับที่เหมาะสมเมื่อเทียบกับที่จำเป็นสำหรับแรมเจ็ตที่มีแรงขับต่ำกว่า โดยปกติจะทำได้โดยใช้หัวฉีดแยกต่างหาก ซึ่งจะถูกดีดออกหลังจากบูสเตอร์เผาไหม้หมด อย่างไรก็ตาม การออกแบบเช่น Meteor มีบูสเตอร์แบบไม่มีหัวฉีด ซึ่งมีข้อดีคือการกำจัดอันตรายต่อเครื่องบินที่ปล่อยจากเศษบูสเตอร์ ความเรียบง่าย ความน่าเชื่อถือ และลดมวลและต้นทุน[ 26 ]แม้ว่าสิ่งนี้จะต้องแลกกับการลดประสิทธิภาพของหัวฉีดบูสเตอร์เฉพาะก็ตาม

จรวดแรมเจ็ตแบบบูรณาการ/จรวดแบบมีท่อ

เครื่องยนต์แรมเจ็ตแบบดัดแปลงเล็กน้อย ใช้ไอเสียความเร็วเหนือเสียงจากกระบวนการเผาไหม้ของจรวดมาอัดและทำปฏิกิริยากับอากาศที่ไหลเข้ามาในห้องเผาไหม้หลัก ซึ่งมีข้อดีคือสามารถสร้างแรงขับได้แม้ในขณะที่ความเร็วเป็นศูนย์

ในเครื่องยนต์จรวดแรมเจ็ตแบบใช้เชื้อเพลิงแข็ง (SFIRR) เชื้อเพลิงแข็งจะถูกหล่อตามผนังด้านนอกของห้องเผาไหม้ ในกรณีนี้ การฉีดเชื้อเพลิงจะทำโดยการกัดเซาะเชื้อเพลิงด้วยอากาศอัดร้อนจากช่องรับอากาศ อาจใช้ตัวผสมด้านท้ายเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหม้ SFIRR เป็นที่นิยมมากกว่า LFRJ สำหรับการใช้งานบางอย่างเนื่องจากความเรียบง่ายของการจ่ายเชื้อเพลิง แต่เฉพาะเมื่อความต้องการในการควบคุมกำลังขับมีน้อยที่สุด กล่าวคือ เมื่อการเปลี่ยนแปลงระดับความสูงหรือความเร็วมีจำกัด

ในจรวดแบบมีท่อส่งอากาศ เครื่องกำเนิดก๊าซเชื้อเพลิงแข็งจะผลิตก๊าซร้อนที่มีเชื้อเพลิงเข้มข้น ซึ่งจะถูกเผาไหม้ในห้องเผาไหม้แบบแรมคอมบัสเตอร์พร้อมกับอากาศอัดที่ส่งมาจากช่องรับอากาศ การไหลของก๊าซช่วยปรับปรุงการผสมของเชื้อเพลิงและอากาศ และเพิ่มการฟื้นตัวของความดันโดยรวม ในจรวดแบบมีท่อส่งอากาศที่สามารถปรับทิศทางการไหลได้ หรือที่เรียกว่าจรวดแบบมีท่อส่งอากาศแบบแปรผันการไหล วาล์วจะช่วยให้สามารถปรับทิศทางการไหลของก๊าซไอเสียจากเครื่องกำเนิดก๊าซ ทำให้สามารถควบคุมแรงขับได้ แตกต่างจากจรวดไอพ่นแรงต่ำ (LFRJ) จรวดไอพ่นแรงต่ำที่ใช้เชื้อเพลิงแข็งจะไม่ดับเมื่อเกิดเปลวไฟ จรวดแบบมีท่อส่งอากาศจึงอยู่ระหว่างความเรียบง่ายของจรวดไอพ่นแรงต่ำ (SFRJ) และการควบคุมความเร็วแบบไม่จำกัดของ LFRJ

ความเร็วในการบิน

โดยทั่วไปแล้วเครื่องยนต์แรมเจ็ตจะให้แรงขับน้อยหรือไม่มีเลยที่ความเร็วต่ำกว่าประมาณครึ่งหนึ่งของความเร็วเสียงและไม่มีประสิทธิภาพ ( แรงขับจำเพาะน้อยกว่า 600 วินาที) จนกว่าความเร็วลมจะเกิน 1,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง (280 เมตร/วินาที; 620 ไมล์ต่อชั่วโมง) เนื่องจากอัตราส่วนการอัดต่ำ ต้องใช้ความเร็วตั้งแต่ 300 ไมล์ต่อชั่วโมง (485 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) ที่ระดับน้ำทะเลขึ้นไปจึงจะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ[ 27 ]

แม้จะอยู่เหนือความเร็วขั้นต่ำช่วงการบิน ที่กว้าง (ช่วงของสภาวะการบิน) เช่น ความเร็วต่ำถึงสูง และระดับความสูงต่ำถึงสูง สามารถบังคับให้มีการประนีประนอมในการออกแบบอย่างมีนัยสำคัญ และมักจะทำงานได้ดีที่สุดเมื่อปรับให้เหมาะสมกับความเร็วและระดับความสูงที่ออกแบบไว้ (การออกแบบแบบจุด) อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้วเครื่องยนต์แรมเจ็ตจะมีประสิทธิภาพเหนือกว่าเครื่องยนต์เจ็ทที่ใช้กังหันแก๊ส และทำงานได้ดีที่สุดที่ความเร็วเหนือเสียง (Mach 2–4) [ 28 ]แม้ว่าจะไม่มีประสิทธิภาพที่ความเร็วต่ำกว่า แต่ก็ประหยัดเชื้อเพลิงมากกว่าจรวดในช่วงการทำงานที่มีประโยชน์ทั้งหมดจนถึงอย่างน้อย Mach 6 (2,000 ม./วินาที; 7,400 กม./ชม.)

ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์แรมเจ็ตแบบดั้งเดิมจะลดลงเมื่อความเร็วสูงกว่ามัค 6 เนื่องจากการแตกตัวและการสูญเสียความดันที่เกิดจากคลื่นกระแทกขณะที่อากาศที่เข้ามาถูกลดความเร็วลงจนถึงระดับความเร็วต่ำกว่าเสียงเพื่อการเผาไหม้ นอกจากนี้ อุณหภูมิขาเข้าของห้องเผาไหม้จะเพิ่มสูงขึ้นมากจนเข้าใกล้ขีดจำกัดการแตกตัวที่ความเร็วมัคค่าหนึ่ง

เครื่องยนต์เทอร์โบแรมเจ็ทอากาศ

แผนผังต้นฉบับของการออกแบบเครื่องยนต์เทอร์โบแรมเจ็ต
แผนผังจำลองของเครื่องยนต์เทอร์โบแรมเจ็ตแบบใช้อากาศ ประกอบด้วย: 1. คอมเพรสเซอร์, 2. เกียร์บ็อกซ์, 3. ท่อส่งไฮโดรเจนและออกซิเจน, 4. เครื่องกำเนิดก๊าซ, 5. กังหัน, 6. หัวฉีดเชื้อเพลิงแบบแรมเบิร์นเนอร์, 7. ห้องเผาไหม้หลัก, 8. หัวฉีด

เครื่องยนต์เทอร์โบแรมเจ็ทแบบใช้อากาศเป็นเครื่องยนต์แบบวงจรผสมที่ผสานคุณสมบัติของ เครื่องยนต์ เทอร์โบเจ็ทและแรมเจ็ท เข้าด้วยกัน [ 29 ] [ 30 ]เทอร์โบแรมเจ็ทเป็นเครื่องยนต์ไฮบริดที่ประกอบด้วยเทอร์โบเจ็ทที่ติดตั้งอยู่ภายในแรมเจ็ท[ 31 ]แกนเทอร์โบเจ็ทติดตั้งอยู่ภายในท่อที่มีห้องเผาไหม้อยู่ด้านล่างของหัวฉีดเทอร์โบเจ็ท เทอร์โบแรมเจ็ทสามารถทำงานในโหมดเทอร์โบเจ็ทได้เมื่อขึ้นบินและระหว่างการบินด้วยความเร็วต่ำ แต่จะเปลี่ยนไปใช้โหมดแรมเจ็ทเพื่อเร่งความเร็วให้ถึงระดับมัคสูง[ 32 ]

เครื่องยนต์แรมเจ็ตแบบเผาไหม้เหนือเสียง (Scramjets)

ตัวกระจายลมของแรมเจ็ตจะชะลอความเร็วของอากาศที่เข้ามาให้ต่ำกว่าความเร็วเสียงก่อนที่จะเข้าสู่ห้องเผาไหม้ สแครมเจ็ตนั้นคล้ายกับแรมเจ็ต แต่ลมจะไหลผ่านห้องเผาไหม้ด้วยความเร็วเหนือเสียง ซึ่งจะเพิ่มความดันที่ได้จากอากาศที่ไหลผ่านและปรับปรุงแรงขับสุทธิ การอุดตันทางความร้อนของไอเสียจะถูกหลีกเลี่ยงโดยการมีความเร็วลมเหนือเสียงที่ค่อนข้างสูงที่ทางเข้าห้องเผาไหม้ การฉีดเชื้อเพลิงมักจะอยู่ในบริเวณที่กำบังด้านล่างขั้นบันไดในผนังห้องเผาไหม้โบอิ้ง X-43เป็นแรมเจ็ตทดลองขนาดเล็ก[ 33 ]ที่ทำความเร็วได้ถึง Mach 5 (1,700 ม./วินาที; 6,100 กม./ชม.) เป็นเวลา 200 วินาทีบนX-51A Waverider [ 34 ]

เครื่องยนต์ไอพ่นแรงสูงแบบจุดระเบิดเฉียง (โซดาร์เจ็ต)

เครื่องยนต์แรมเจ็ทการเผาไหม้ที่เหนี่ยวนำด้วยแรงกระแทก (เรียกย่อว่าshcramjetหรือเรียกอีกอย่างว่าเครื่องยนต์คลื่นระเบิดเฉียง หรือเรียกอีกอย่างว่าเครื่องยนต์แรมเจ็ทระเบิดเฉียงแบบยืน (sodramjet) [ 35 ]หรือเรียกง่ายๆ ว่าเครื่องยนต์ shock-ramjet) เป็นแนวคิดของเครื่องยนต์แรมเจ็ทแบบหายใจอากาศ ซึ่งเสนอให้ใช้สำหรับการใช้งานด้านความเร็วเหนือเสียงและ/หรือ การขับเคลื่อน ขึ้นสู่วงโคจรในขั้นตอนเดียว[ 36 ]

เครื่องยนต์ระบายความร้อนล่วงหน้า

เครื่องยนต์แรมเจ็ตแบบหนึ่งที่พัฒนามาจากเครื่องยนต์แรมเจ็ตคือเครื่องยนต์แบบ 'วงจรผสม' ซึ่งออกแบบมาเพื่อเอาชนะข้อจำกัดของเครื่องยนต์แรมเจ็ต ตัวอย่างหนึ่งคือ เครื่องยนต์ SABREซึ่งใช้พรีคูลเลอร์ โดยมีเครื่องยนต์แรมเจ็ตและกังหันอยู่ด้านหลังพรีคูลเลอร์

เครื่องยนต์ATREXที่พัฒนาขึ้นในประเทศญี่ปุ่น เป็นการนำแนวคิดนี้ไปใช้ในเชิงทดลอง โดยใช้ เชื้อเพลิง ไฮโดรเจนเหลวในระบบพัดลมเดี่ยว เชื้อเพลิงเหลวจะถูกปั๊มผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในช่องรับอากาศ ซึ่งจะทำให้เชื้อเพลิงร้อนขึ้นและอากาศที่เข้ามาเย็นลงพร้อมกัน การระบายความร้อนนี้มีความสำคัญต่อการทำงานอย่างมีประสิทธิภาพ จากนั้นไฮโดรเจนจะไหลผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนตัวที่สองหลังจากส่วนการเผาไหม้ ซึ่งไอเสียร้อนจะถูกนำมาใช้เพื่อให้ความร้อนแก่ไฮโดรเจนเพิ่มเติม เปลี่ยนไฮโดรเจนให้กลายเป็นก๊าซแรงดันสูง จากนั้นก๊าซนี้จะถูกส่งผ่านปลายพัดลมเพื่อขับเคลื่อนพัดลมด้วยความเร็วต่ำกว่าเสียง หลังจากผสมกับอากาศแล้ว จะถูกเผาไหม้ในห้องเผาไหม้

เครื่องยนต์Reaction Engines Scimitarได้รับการเสนอให้ใช้กับ เครื่องบิน โดยสารความเร็วเหนือเสียงLAPCAT และเครื่องยนต์ Reaction Engines SABRE ได้ รับการ เสนอให้ใช้กับเครื่องบินอวกาศ Reaction Engines Skylon

เครื่องยนต์แรมเจ็ตพลังงานนิวเคลียร์

สหรัฐอเมริกา

ในช่วงสงครามเย็นสหรัฐอเมริกาได้ออกแบบและทดสอบภาคพื้นดินเครื่องยนต์แรมเจ็ตพลังงานนิวเคลียร์ที่เรียกว่าโครงการพลูโตระบบนี้ตั้งใจจะใช้ในขีปนาวุธร่อน โดยไม่มีการเผาไหม้ แต่ใช้ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่มีอุณหภูมิสูงและไม่มีเกราะป้องกันในการให้ความร้อนแก่อากาศ คาดการณ์ว่าเครื่องยนต์แรมเจ็ตจะสามารถบินด้วยความเร็วเหนือเสียงได้นานหลายเดือน เนื่องจากเครื่องปฏิกรณ์ไม่มีเกราะป้องกัน จึงเป็นอันตรายต่อทุกคนที่อยู่ในหรือรอบ ๆ เส้นทางการบินของยาน (แม้ว่าไอเสียจะไม่เป็นกัมมันตรังสีก็ตาม) ในที่สุดโครงการนี้ก็ถูกยกเลิกเนื่องจากขีปนาวุธข้ามทวีปดูเหมือนจะตอบโจทย์ได้ดีกว่า[ 37 ]

เครื่องยนต์ประเภทนี้สามารถใช้สำหรับการสำรวจชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ เช่น ชั้นบรรยากาศของดาวพฤหัสบดี[ 38 ]

รัสเซีย

เมื่อวันที่ 1 มีนาคม 2018 ประธานาธิบดีวลาดิมีร์ ปูติน ประกาศขีปนาวุธร่อนพลังงานนิวเคลียร์แบบแรมเจ็ตที่สามารถบินได้ในระยะไกล ขีปนาวุธนี้ได้รับการกำหนดชื่อเป็น 9M730 "Burevestnik" (Petrel) และมีชื่อเรียกตามระบบนาโตว่า SSC-X-9 "Skyfall" [ 39 ]เมื่อวันที่ 9 สิงหาคม 2019 มีการบันทึกการระเบิดและการปล่อยสารกัมมันตรังสีที่ศูนย์ทดสอบกองทัพเรือกลางแห่งรัฐความพยายามในการกู้คืนกำลังดำเนินอยู่เพื่อนำชิ้นส่วนทดสอบที่ตกลงในทะเลขาว ขึ้นมา ระหว่างการทดสอบในปี 2018 เมื่อแหล่งพลังงานนิวเคลียร์ของขีปนาวุธ ระเบิดและ ทำให้มีนักวิจัยเสียชีวิต 5 คน[ 40 ]

ไอโอโนสเฟียร์แรมเจ็ต

ชั้นบรรยากาศด้านบนที่สูงกว่าประมาณ 100 กิโลเมตร (62 ไมล์) ประกอบด้วย ออกซิเจน อะตอมเดี่ยวที่ผลิตโดยดวงอาทิตย์ผ่านปฏิกิริยาเคมีแสง นาซาได้สร้างแนวคิดในการรวมก๊าซ (บาง ๆ) นี้กลับเป็นโมเลกุลอะตอมคู่ที่ความเร็ววงโคจรเพื่อขับเคลื่อนแรมเจ็ต[ 41 ]

บัสซาร์ดแรมเจ็ต

ภาพจำลองของเครื่องยนต์แรมเจ็ตแบบบัสซาร์ด ส่วนประกอบสำคัญของเครื่องยนต์แรมเจ็ตจริง ๆ คือสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความกว้างหลายไมล์ ซึ่งมองไม่เห็นในภาพ
เครื่องยนต์แรมเจ็ต Bussard กำลังทำงาน
  1. สสารระหว่างดวงดาว
  2. รวบรวมและอัดไฮโดรเจน
  3. ขนส่งไฮโดรเจนไปพร้อมกับสัมภาระ
  4. ฟิวชั่นเทอร์โมนิวเคลียร์
  5. หัวฉีดเครื่องยนต์
  6. เจ็ทก๊าซไอเสีย

เครื่องยนต์แรมเจ็ตแบบบัสซาร์ดเป็นวิธีการขับเคลื่อนยานอวกาศ ในเชิงทฤษฎี สำหรับการเดินทางระหว่างดวงดาว ยานอวกาศที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงจะดูดเอาไฮโดรเจนจากตัวกลางระหว่างดวงดาวโดยใช้สนามแม่เหล็กรูปทรงกรวยขนาดมหึมา (มีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่หลายกิโลเมตรไปจนถึงหลายพันกิโลเมตร) ไฮโดรเจนจะถูกอัดจน เกิด ปฏิกิริยาฟิวชันเทอร์โมนิวเคลียร์ซึ่งจะสร้างแรงขับเพื่อต้านแรงต้านที่เกิดจากกรวยและให้พลังงานในการขับเคลื่อนสนามแม่เหล็ก ดังนั้น เครื่องยนต์แรมเจ็ตแบบบัสซาร์ดจึงอาจมองได้ว่าเป็นเครื่องยนต์แรมเจ็ตแบบหนึ่งของจรวดฟิวชัน

โหมดแรมเจ็ตสำหรับเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ตแบบเผาไหม้เพิ่มเติม

เครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทแบบเผาไหม้เพิ่มเติมหรือเครื่องยนต์บายพาสสามารถอธิบายได้ว่าเปลี่ยนจากโหมดเทอร์โบเป็นโหมดแรมเจ็ทหากสามารถบรรลุความเร็วในการบินที่อัตราส่วนความดันเครื่องยนต์ (epr) ลดลงเหลือหนึ่ง จากนั้นเทอร์โบอาฟเตอร์เบิร์นเนอร์จะทำหน้าที่เป็นแรมเบิร์นเนอร์[ 42 ]ความดันแรมไอดีมีอยู่ที่ทางเข้าสู่อาฟเตอร์เบิร์นเนอร์ แต่จะไม่ได้รับการเสริมด้วยความดันที่เพิ่มขึ้นจากเครื่องจักรเทอร์โบอีกต่อไป การเพิ่มความเร็วต่อไปจะทำให้เกิดการสูญเสียความดันเนื่องจากการมีอยู่ของเครื่องจักรเทอร์โบเมื่อ epr ลดลงต่ำกว่าหนึ่ง

ตัวอย่างที่โดดเด่นคือระบบขับเคลื่อนของLockheed SR-71 Blackbirdที่มี epr=0.9 ที่ Mach 3.2 [ 43 ]แรงขับที่ต้องการ การไหลของอากาศ และอุณหภูมิไอเสีย เพื่อให้ได้ความเร็วนี้ มาจากวิธีการมาตรฐานในการเพิ่มการไหลของอากาศผ่านคอมเพรสเซอร์ที่ทำงานด้วยความเร็วที่แก้ไขต่ำ การระบายคอมเพรสเซอร์ และความสามารถในการเพิ่มอุณหภูมิของอาฟเตอร์เบิร์นเนอร์อันเป็นผลมาจากการระบายความร้อนของท่อและหัวฉีดโดยใช้อากาศที่นำมาจากคอมเพรสเซอร์ แทนที่จะใช้ก๊าซไอเสียของกังหันซึ่งร้อนกว่ามาก[ 44 ]

เครื่องบินที่ใช้เครื่องยนต์แรมเจ็ต

ขีปนาวุธที่ใช้เครื่องยนต์แรมเจ็ต

ดูเพิ่มเติม

บรรณานุกรม

  • Hallion, Richard P. "ท่อไอเสียแบบโซเวียต". Air Enthusiast , ฉบับที่ 9, กุมภาพันธ์–พฤษภาคม 1979, หน้า 55–60. ISSN 0143-5450 . 
  • ชมิดต์, เอคคาร์ต ดับเบิลยู. (2022) "เชื้อเพลิงแรมเจ็ท" สารานุกรมเชื้อเพลิงเหลว . เดอ กรอยเตอร์. หน้า  4455– 4474. ดอย : 10.1515/9783110750287-037 . ไอเอสบีเอ็น 978-3-11-075028-7.
  • ข้อมูลและแบบจำลองเครื่องยนต์แรมเจ็ตของ NASA เก็บถาวรเมื่อวันที่ 28 มีนาคม 2016 ที่Wayback Machine
  • บทความเรื่อง "Riding The Ramjet"จากนิตยสาร Popular Mechanics ฉบับเดือนมกราคม 1949 กล่าวถึงการทดลองใช้เครื่องยนต์แรมเจ็ตครั้งแรกของกองทัพอากาศสหรัฐฯ กับเครื่องบินขับไล่ P-80
  • สมุดบันทึกการเดินทางของโบอิ้ง: ปี 2002–2004
  • บันทึกการออกแบบเฮลิคอปเตอร์ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์แรมเจ็ต
  • ภาพรวมโดยละเอียดเกี่ยวกับเครื่องยนต์แรมเจ็ตและสแครมเจ็ต โดย ONERA ของฝรั่งเศส
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Ramjet&oldid=1353487326 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ แรมเจ็ท

เครื่องยนต์แรมเจ็ต เป็น เครื่องยนต์ไอพ่นแบบใช้ลมหายใจชนิดหนึ่งซึ่งต้องอาศัยการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าของเครื่องยนต์เพื่อให้ได้อากาศสำหรับการเผาไหม้

ฝรั่งเศส

L'Autre Monde: ou les États et Empires de la Lune ( ประวัติศาสตร์ตลกขบขันของรัฐและจักรวรรดิแห่งดวงจันทร์ ) (1657) เป็นนวนิยายเสียดสีเรื่องแรกจากสามเรื่องที่เขียนโดย Cyrano de Bergerac ซึ่งถือเป็นหนึ่งในเรื่องราว วิทยาศาสตร์แฟนตาซี เรื่องแรกๆ Arthur C Clarke...

ออสเตรีย-ฮังการี

ในปี ค.ศ. 1915 อัลเบิร์ต โฟโน นักประดิษฐ์ชาวฮังการี ได้คิดค้นวิธีการเพิ่มระยะ การยิงของปืนใหญ่ โดยประกอบด้วยกระสุนที่ยิงจากปืนรวมกับหน่วยขับเคลื่อนแบบแรมเจ็ต ทำให้สามารถยิงได้ไกลแม้ด้วยความเร็วปากกระบอกปืนที่ค่อนข้างต่ำ...

สหภาพโซเวียต

ในสหภาพโซเวียต ทฤษฎีเกี่ยวกับเครื่องยนต์แรมเจ็ตความเร็วเหนือเสียงถูกนำเสนอในปี 1928 โดย บอริส สเตชกิน ยูริ โปเบโดโนสเซฟ หัวหน้า กองพลที่ 3 ของ GIRD ได้ทำการวิจัย เครื่องยนต์เครื่องแรก GIRD-04 ได้รับการออกแบบโดยไอเอ เมอร์คูลอฟ และทดสอบในเดือนเมษายน 1933...