Прямоточный воздушно-реактивный двигатель

Принцип работы

Ramjet представляет собой трубу особой формы: воздухозаборник, камеру сгорания и сопло. Воздух входит в воздухозаборник с большой скоростью и тормозится, при этом его давление и температура растут. В камере в него впрыскивают топливо и сжигают, а расширившиеся газы вытекают через сопло с большей скоростью, создавая тягу. Турбины и компрессора нет, поэтому двигатель очень прост и лёгок, а его горячая часть не ограничена прочностью вращающихся деталей.

Расчёт идёт тем же путём, что и для турбореактивных двигателей, но роль компрессора выполняет сам набегающий поток. Чем выше скорость, тем сильнее торможение и сжатие и тем выше КПД.

Ограничения

На стоянке и малой скорости давления в тракте нет, поэтому тяга равна нулю. Самолёту с таким двигателем нужен разгонный блок или другой носитель. На скоростях выше приблизительно 5 махов торможение потока до дозвукового приводит к потерям и перегреву, и тогда применяют схему со сверхзвуковым горением (скрамджет).

• Нет тяги на месте — нужен разгон.
• Эффективен лишь в узком диапазоне скоростей.
• Сложная система воздухозаборника на сверхзвуке.
• Тепловые нагрузки на конструкцию.

Где применяется

Основная область — управляемые ракеты большой дальности и сверхзвуковые мишени. В пилотируемой авиации чистые ramjet не применялись, но принцип использован в комбинированных двигателях. Pratt & Whitney J58 самолёта SR-71 на скорости более 3 махов частично работал как прямоточный: значительная доля тяги создавалась в канале перепуска воздуха и форсажной камере.

Зачем нужен в истории

Идею прямоточного двигателя предложил французский инженер Рене Лорен около 1913 года, но заметное развитие она получила во второй половине XX века с появлением ракет. Принцип остаётся предметом исследований в гиперзвуковых технологиях, где ведутся испытания скрамджетов на скоростях выше пяти махов, а также комбинированных схем, в которых на малых скоростях работает турбина, а на больших — прямоточный контур.