Scramjet
Scramjet (supersonic combustion ramjet) bir ramjet növüdür və fərqli olaraq supersonik yanma kamerası var. Havanın sıxışdırılaraq əldə edildiyi, yanacağın yandırıldığı yanma kamerası və eqzosun giriş sürətindən daha sürətli çıxdığı bir lüləyə (nozzle) malikdir. Kommersiya məqsədli reaktiv mühərriklər mühərrikə havanı daxil etmək və sıxışdırmaq üçün bir kompressordan istifadə edir, daha sonra sprey halında olan yanacaq sıxışdırılmış hava ilə birgə atəşlənərək arxaya doğru gedir və itələmə qüvvəsi yaradır. Scramjet havanı sıxışdırmaq üçün təyyarənin sürətindən istifadə edir, yəni çox az hərəkət edən hissə tələb edir.
Tarix redaktə
1950-ci illərin ortaları və 1960-cı illərin sonlarına doğru ABŞ və İngiltərədə bir çox fərqli scramjet modeli yer sınaqları həyata keçirildi. Xüsusilə North American X-15 layihəsi çox uğurlu sınaq nəticələrinə sahib idi (mach 6.7), lakin heç bir zaman sınaq mərhələsindən o tərəfə gedə bilmədi.
Sonralar 1980-ci illərin sonu - 1990-cı illərin əvvəllərində Amerika Scramjet mühərriki ilə dünyanın orbitində uça bilən bir vasitənin hazırlanması üçün 2 milyon dollarlıq bir layihə həyata keçirdi. Proqram 1993-cü ildə layihənin başa çatması üçün 15 milyon dolların tələb olunması və bir çox texniki problemlərə görə bağlandı. 2004-cü ildə NASA tərəfindən hazırlanan NASA X-43 adlı Scramjet mühərrikli təyyarə, səs sürətini 9,4 dəfə artırdı (mach 9.4) və dünyanın ən uğurlu Scramjet uçuşunu reallaşdırdı.
Dizayn redaktə
Scramjet, atmosferdə hipersonik sürətlə uçmaq üçün hazırlanmış bir reaktiv mühərrikdir. Bir raketdən fərqi odur ki, raketlər lazımi oksigeni təmin etmək üçün tanklardan istifadə edir, skramjet isə yanma üçün lazım olan oksigeni atmosferdən alır. Scramjetlər bu xüsusiyyətlərinə görə reaktiv mühərriklərə oxşayırlar, lakin reaktiv mühərriklər skramjetin sürətində uça bilmirlər.
Turbin mühərrikləri subsonik və supersonik sürətlərdə işləyə bilərlər. Bununla birlikdə, onlar mach sürətini aşdıqda tez qeyri-sabit olurlar. Kompressora daxil olan havanın təzyiqi və istiliyi artır, Mach sürətini keçmək bu dəyərlərin daha da artması deməkdir. Yüksək temperatur, yanacaq hava qarışığından tələb olunandan daha yüksək enerjinin çıxmasına səbəb olur, nəticədə mühərrik əriyir və strukturu zədələnir. Mach sürətinin artması sürükləmə kvadratı ilə mütənasib olaraq artır və həmçinin istifadə edilə bilən enerji azalır. Turbinli mühərriklərdə sürətin artması üçün daxil olan havanın temperaturu aşağı salınır və ya gücləndirici sistemlər əlavə olunur (məsələn, ramjet və afterburner kimi).
Ramjetlər turbojetlərdən daha yüksək temperaturda işləyə bilərlər. Onlar həmçinin turbojetlərdən daha yüksək sürətə çatırlar. Ancaq onların işləməsi üçün yanma kamerasına gedən hava subsonik nisbətdə olmalıdır. Supersonik sürətdə uçuşda subsonik havadan istifadə etmək kompressordan istifadə etməkdən daha səmərəlidir, lakin başqa bir problem də yüksək sürətdə baş verir. Hava supersonik sürətdən səs altı sürətə keçdikdə, şok dalğası meydana gəlir, bu şok dalğası da havanın temperaturunu artırır və havanın kimyəvi maddələrlə reaksiyaya girməsinə və enerjisini itirməsinə səbəb olur və həmçinin yanma kamerasında yanacağın yanma səmərəliliyi də azalır. Ramjetlərin çata biləcəyi sürət istifadə olunan yanacağın miqdarına görə dəyişsə də, Mach 4 ilə Mach 8 arasındakı bir aralıqdadır.
Scramjetər, bütün mühərrik boyunca havanın supersonik sürətdə axmasına icazə verərək yüksək sürüklənmə və az yanma problemini aradan qaldırmağı hədəfləyir. Mühərrikə daxil olan hava ramjetdən daha az sürət itirdiyindən, daha az sürüklənmə baş verir və yanacağın istiləşməsi daha az yanma ilə təmin edilir. Ən böyük problem, yüksək sürətlə axan havaya yanacaq qarışdırmaq və yandırmaq üçün çox az vaxtın olması və mühərrikin içərisindəki ən kiçik həndəsi problemin yüksək sürüklənmə probleminə səbəb olmasıdır.
Scramjet, ən sadə baxımından, ağıza bağlanmış iki qıf kimi görünür. Ön tərəfdəki qıf forması havanın içəriyə daxil olanda sıxılmasına və istiləşməsinə imkan verir. İki qıfın qovşaq nöqtəsinə bənzəyən ən dar hissədə sıxılma ən yüksək dəyərdədir, bu anda yanacaq əlavə edilərək yanma baş verir. Yanma nəticəsində qazlar, raket lüləsində olduğu kimi, ikinci qıf hissəsindən çölə atılır və itələmə əmələ gətirilir.
Skramjet uçuşu redaktə
Skramjetin işləməsi üçün ilkin sürət 5 Mach ətrafında olmalıdır. Bu, skramjetin işləməsini əvvəlcədən təmin edəcək bir ön sürət sistemini hazırlamağı zəruri etdi.
X 43-A proqramında bu problemi həll etmək üçün əvvəlcə bir təyyarə 40 000 fut hündürlüyə qaldırılmış və sonra bu nöqtədə skramjetin qoşulduğu raket təyyarədən ayrılaraq atəşlənmiş və raket 95 000 fut hündürlüyə çatana qədər uçuşuna davam etmişdir. 95 000 fut məsafədə, scramjet raketi tərk edərək öz uçuşuna başlamış və mach 9.8 sürətinə çatmağı bacarmışdır.
Üstünlükləri və çatışmazlıqları redaktə
- Üstünlükləri
- Yanma supersonik sürətdə həyata keçirilə bilər.
- Nəzəriyyədə, Mach 12-15 sürətlərinə qədər çata bilər.
- Çatışmazlıqları
- Mach 5 sürətinə qədər itələmə qüvvəsi yarada bilmir.
- Kilo nisbətinə görə aşağı itələmə qüvvəsi (impuls)