रामजेट
एक रैमजेट, या एथोडिड (एयरो थर्मोडायनामिक डक्ट), हवा में सांस लेने वाला जेट इंजन का एक रूप है जो इंजन के आगे की गति का उपयोग जोर पैदा करने के लिए करता है। चूंकि यह स्थिर (बिना रैम एयर) रैमजेट-संचालित वाहनों के लिए कोई थ्रस्ट पैदा नहीं करता है, इसलिए इसे रॉकेट की तरह एक सहायक टेक-ऑफ की आवश्यकता होती है, ताकि इसे उस गति तक बढ़ाया जा सके जहां यह थ्रस्ट पैदा करना शुरू करता है। रैमजेट्स मैक 3 (2,300 मील प्रति घंटे; 3,700 किमी / घंटा) के आसपास सुपरसोनिक गति पर सबसे अधिक कुशलता से काम करते हैं और मैक 6 (4,600 मील प्रति घंटे; 7,400 किमी / घंटा) की गति तक काम कर सकते हैं।
रैमजेट्स विशेष रूप से उन अनुप्रयोगों में उपयोगी हो सकते हैं जिन्हें उच्च गति के उपयोग के लिए एक छोटे और सरल तंत्र की आवश्यकता होती है, जैसे कि मिसाइल। 1960 के दशक के बाद से अमेरिका, कनाडा और यूके के पास सीआईएम-10 बॉमार्क और ब्लडहाउंड जैसे बड़े पैमाने पर रैमजेट संचालित मिसाइल रक्षा प्रणाली थी। हथियार डिजाइनर अतिरिक्त रेंज देने के लिए तोपखाने के गोले में रैमजेट तकनीक का उपयोग करना चाह रहे हैं; एक 120 मिमी मोर्टार शेल, अगर एक रैमजेट द्वारा सहायता प्रदान की जाती है, तो 35 किमी (22 मील) की सीमा प्राप्त करने में सक्षम माना जाता है। [1] हेलीकाप्टर रोटर्स के सिरों पर टिप जेट के रूप में, हालांकि कुशलता से नहीं, उनका सफलतापूर्वक उपयोग किया गया है। रैमजेट पल्सजेट से भिन्न होते हैं, जो आंतरायिक दहन का उपयोग करते हैं; रैमजेट एक निरंतर दहन प्रक्रिया को नियोजित करता है।
जैसे-जैसे गति बढ़ती है, एक रैमजेट की दक्षता कम होने लगती है क्योंकि संपीड़न के कारण इनलेट में हवा का तापमान बढ़ जाता है। जैसे ही इनलेट तापमान निकास तापमान के करीब आता है, जोर के रूप में कम ऊर्जा निकाली जा सकती है। अभी तक उच्च गति पर प्रयोग करने योग्य मात्रा में थ्रस्ट उत्पन्न करने के लिए, रैमजेट को संशोधित किया जाना चाहिए ताकि आने वाली हवा संपीड़ित (और इसलिए गर्म) लगभग उतनी ही न हो। इसका मतलब है कि दहन कक्ष के माध्यम से बहने वाली हवा अभी भी बहुत तेजी से (इंजन के सापेक्ष) चल रही है, वास्तव में यह सुपरसोनिक होगी - इसलिए नाम सुपरसोनिक-दहन रैमजेट या स्क्रैमजेट है।
इतिहास
साइरानो डी बर्जरैक
एल'ऑट्रे मोंडे: ओउ लेस एटैट्स एट एम्पायर्स डे ला ल्यून (चंद्रमा के राज्यों और साम्राज्यों का हास्यपूर्ण इतिहास) (1657) साइरानो डे बर्जरैक द्वारा लिखे गए तीन व्यंग्यात्मक उपन्यासों में से पहला था, जिसे पहली विज्ञान कथा कहानियों में माना जाता है। आर्थर सी क्लार्क ने इस पुस्तक को रैमजेट की कल्पना करने का श्रेय दिया,[1] और रॉकेट-संचालित अंतरिक्ष उड़ान का पहला काल्पनिक उदाहरण है।
रेने लोरिन
रैमजेट की कल्पना 1913 में फ्रांसीसी आविष्कारक रेने लोरिन द्वारा की गई थी, जिन्हें अपने डिवाइस के लिए पेटेंट दिया गया था। अपर्याप्त सामग्री के कारण प्रोटोटाइप बनाने के प्रयास विफल रहे।[2] उनके पेटेंट एफआर 290356 ने निकास नलिका के रूप में जोड़े गए 'तुरही' के साथ एक पिस्टन आंतरिक दहन इंजन दिखाया। [1]
अल्बर्ट फोनो
1915 में, हंगेरियन आविष्कारक अल्बर्ट फोनो ने तोपखाने की सीमा बढ़ाने के लिए एक समाधान तैयार किया, जिसमें एक बंदूक से प्रक्षेपित प्रक्षेप्य सम्मिलित था, जिसे एक रैमजेट प्रणोदन इकाई के साथ एकजुट किया जाना था, इस प्रकार अपेक्षाकृत कम थूथन वेगों से एक लंबी दूरी दी गई, जिससे अपेक्षाकृत हल्के बंदूकों से भारी गोले दागे जा सके। फोनो ने ऑस्ट्रो-हंगेरियन सेना को अपना आविष्कार प्रस्तुत किया, लेकिन प्रस्ताव को अस्वीकार कर दिया गया।[3] प्रथम विश्व युद्ध के बाद, फोनो मई 1928 में एक "एयर-जेट इंजन" का वर्णन करते हुए जेट प्रणोदन के विषय पर लौट आए, जिसे उन्होंने जर्मन पेटेंट आवेदन में उच्च ऊंचाई वाले सुपरसोनिक विमान के लिए उपयुक्त बताया। एक अतिरिक्त पेटेंट आवेदन में, उन्होंने इंजन को सबसोनिक गति के लिए अनुकूलित किया। पेटेंट चार साल की परीक्षा के बाद 1932 में दिया गया था (जर्मन पेटेंट संख्या 554,906, 1932-11-02)।[4]
सोवियत संघ
सोवियत संघ में, सुपरसोनिक रैमजेट इंजनों का एक सिद्धांत 1928 में बोरिस स्टेककिन द्वारा प्रस्तुत किया गया था। जीआईआरडी की तीसरी ब्रिगेड के प्रमुख यूरी पोबेडोनोस्तसेव ने रैमजेट इंजनों में काफी शोध किया। पहला इंजन, जीआईआरडी-04, I.A द्वारा डिजाइन किया गया थाऔर अप्रैल 1933 में परीक्षण किया गया था। सुपरसोनिक उड़ान का अनुकरण करने के लिए, इसे 20,000 किलोपास्कल (200 एटीएम) तक हवा संपीड़ित करके खिलाया गया था, और हाइड्रोजन के साथ ईंधन दिया गया था। जीआरडी-08 फास्फोरस-ईंधन वाले रैमजेट का परीक्षण आर्टिलरी तोप से दागकर किया गया था। ये गोले ध्वनि की गति को तोड़ने वाले पहले जेट-संचालित प्रक्षेप्य हो सकते हैं।
1939 में, मर्कुलोव ने दो चरणों वाले रॉकेट, आर -3 का उपयोग करके रैमजेट का और परीक्षण किया। उस अगस्त में, उन्होंने एक विमान, डीएम -1 के सहायक मोटर के रूप में उपयोग के लिए पहला रैमजेट इंजन विकसित किया। दुनिया की पहली रैमजेट-संचालित हवाई जहाज की उड़ान दिसंबर 1940 में हुई, जिसमें एक संशोधित पोलिकारपोव I-15 पर दो डीएम -2 इंजन का उपयोग किया गया था। मर्कुलोव ने 1941 में एक रैमजेट लड़ाकू "समोलेट डी" डिजाइन किया, जो कभी पूरा नहीं हुआ। द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान याक -7 पीवीआरडी लड़ाकू पर उनके दो डीएम -4 इंजन स्थापित किए गए थे। 1940 में, कोस्टिकोव -302 प्रयोगात्मक विमान को डिजाइन किया गया था, जो उड़ान भरने के लिए तरल ईंधन रॉकेट और उड़ान के लिए रैमजेट इंजन द्वारा संचालित था। उस परियोजना को 1944 में रद्द कर दिया गया था।
1947 में, मस्टीस्लाव क्लेडीश ने एक क्लेडीश बॉम्बर के समान एक लंबी दूरी के एंटीपोडल बॉम्बर का प्रस्ताव रखा, लेकिन रॉकेट के बजाय रैमजेट द्वारा संचालित। 1954 में, एनपीओ लवोचकिन और केलडिस इंस्टीट्यूट ने मैक 3 रैमजेट संचालित क्रूज मिसाइल, बुरया का विकास शुरू किया। इस परियोजना ने सर्गेई कोरोलेव द्वारा विकसित किए जा रहे आर -7 आईसीबीएम के साथ प्रतिस्पर्धा की, और 1957 में रद्द कर दिया गया।
1 मार्च 2018 को राष्ट्रपति व्लादिमीर पुतिन ने घोषणा की कि रूस ने एक (अनुमानित) परमाणु संचालित रैमजेट क्रूज मिसाइल विकसित की है जो लंबी दूरी की उड़ान में सक्षम है।
जर्मनी
1936 में, हेलमथ वाल्टर ने प्राकृतिक गैस द्वारा संचालित एक परीक्षण इंजन का निर्माण किया। बीएमडब्ल्यू और जंकर्स , साथ ही डीएफएल में सैद्धांतिक काम किया गया था। 1941 में, डीएफएल के यूजेन सेंगर ने बहुत उच्च दहन कक्ष तापमान के साथ एक रैमजेट इंजन का प्रस्ताव दिया।उन्होंने 500 मिलीमीटर (20 इंच) और 1,000 मिलीमीटर (39 इंच) व्यास के साथ बहुत बड़े रैमजेट पाइप का निर्माण किया और लॉरियों पर और डोर्नियर डू 17 जेड पर 200 मीटर प्रति सेकंड (720 किमी / घंटा) की उड़ान गति पर एक विशेष परीक्षण रिग पर दहन परीक्षण किया। बाद में, युद्ध की स्थिति के कारण जर्मनी में पेट्रोल की कमी हो गई, ईंधन के रूप में दबाए गए कोयले की धूल के ब्लॉकों के साथ परीक्षण किए गए (उदाहरण के लिए लिपिस्च पी .13 ए देखें), जो धीमी गति से दहन के कारण सफल नहीं हुए।[5]
संयुक्त राज्य
1950 के दशक के दौरान एविएशन वीक एंड स्पेस टेक्नोलॉजी जैसी व्यापार पत्रिकाओं में स्टोवपाइप (फ्लाइंग/फ्लेमिंग/सुपरसोनिक) रैमजेट के लिए एक लोकप्रिय नाम था।[6] और अन्य प्रकाशन जैसे द कॉर्नेल इंजीनियर[7] और द जर्नल ऑफ़ द अमेरिकन रॉकेट सोसाइटी।[8] नाम से निहित सादगी टर्बोजेट इंजन के साथ तुलना से आई है, जिसमें एक रैमजेट, जटिल और महंगी कताई टर्बोमशीनरी (कंप्रेसर और टर्बाइन) के इनलेट, दहन और नोजल के साथ-साथ भी है।
अमेरिकी नौसेना ने विभिन्न प्रणोदन तंत्रों का उपयोग करके "गोर्गोन" के नाम से हवा से हवा में मार करने वाली मिसाइलों की एक श्रृंखला विकसित की, जिसमें गोर्गोन IV पर रैमजेट प्रणोदन भी सम्मिलित है। ग्लेन मार्टिन द्वारा बनाए गए रैमजेट गोर्गन आईवी का परीक्षण 1948 और 1949 में नेवल एयर स्टेशन पॉइंट मुगू में किया गया था। रैमजेट इंजन को दक्षिणी कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय में डिजाइन किया गया था और मारक्वार्ट एयरक्राफ्ट कंपनी द्वारा निर्मित किया गया था। इंजन 2.1 मीटर (7 फीट) लंबा और व्यास में 510 मिलीमीटर (20 इंच) था और इसे मिसाइल के नीचे तैनात किया गया था।
1950 के दशक की शुरुआत में अमेरिका ने लॉकहीड एक्स-7 कार्यक्रम के तहत मैक 4+ रैमजेट विकसित किया। इसे लॉकहीड एक्यूएम-60 किंगफिशर में विकसित किया गया था। आगे के विकास के परिणामस्वरूप लॉकहीड डी-21 जासूसी ड्रोन हुआ।
1950 के दशक के उत्तरार्ध में अमेरिकी नौसेना ने आरआईएम -8 तालोस नामक एक प्रणाली पेश की, जो जहाजों से दागी जाने वाली एक लंबी दूरी की सतह से हवा में मार करने वाली मिसाइल थी। इसने वियतनाम युद्ध के दौरान दुश्मन के कई लड़ाकू विमानों को सफलतापूर्वक मार गिराया, और युद्ध में दुश्मन के विमान को नष्ट करने वाली पहली जहाज-लॉन्च मिसाइल थी। 23 मई 1968 को, यूएसएस लॉन्ग बीच से दागे गए एक तालोस ने लगभग 105 किलोमीटर (65 मील) की सीमा पर एक वियतनामी मिग को मार गिराया। इसे सतह से सतह पर हथियार के रूप में भी इस्तेमाल किया गया था और भूमि-आधारित रडार को नष्ट करने के लिए संशोधित किया गया था। एक्यूएम-60 द्वारा सिद्ध तकनीक का उपयोग करते हुए, 1950 के दशक के अंत और 1960 के दशक की शुरुआत में अमेरिका ने सीआईएम-10 बोमार्क नामक एक व्यापक रक्षा प्रणाली का उत्पादन किया, जो कई सौ मील की सीमा के साथ सैकड़ों परमाणु सशस्त्र रैमजेट मिसाइलों से लैस था। यह एक्यूएम -60 के समान इंजनों द्वारा संचालित था, लेकिन लंबी उड़ान के समय का सामना करने के लिए बेहतर सामग्री के साथ। 1970 के दशक में इस प्रणाली को वापस ले लिया गया था क्योंकि बमवर्षकों से खतरा कम हो गया था।
थोर-ईआर
अप्रैल 2020 में, अमेरिकी रक्षा विभाग और नार्वे के रक्षा मंत्रालय ने संयुक्त रूप से लंबी दूरी के उच्च-गति और हाइपरसोनिक हथियारों पर लागू होने वाली उन्नत तकनीकों को विकसित करने के लिए अपनी साझेदारी की घोषणा की।टैक्टिकल हाई-स्पीड ऑफेंसिव रैमजेट फॉर एक्सटेंडेड रेंज (थोर-ईआर) प्रोग्राम ने अगस्त 2022 में एक ठोस ईंधन रैमजेट (एसएफआरजे) वाहन परीक्षण पूरा किया।[9]
यूनाइटेड किंगडम
1950 के दशक के अंत और 1960 के दशक की शुरुआत में ब्रिटेन ने कई रैमजेट मिसाइलें विकसित कीं।
नीला दूत नामक एक परियोजना देश को बमवर्षकों के खिलाफ लंबी दूरी की रैमजेट संचालित वायु रक्षा से लैस करने वाली थी, लेकिन सिस्टम को अंततः रद्द कर दिया गया था।
इसे ब्लडहाउंड (मिसाइल) नामक एक बहुत छोटी रेंज रैमजेट मिसाइल प्रणाली से बदल दिया गया था। इस प्रणाली को रक्षा की दूसरी पंक्ति के रूप में डिजाइन किया गया था, जब हमलावर अंग्रेजी इलेक्ट्रिक लाइटनिंग लड़ाकू विमानों के बचाव के बेड़े को बायपास करने में सक्षम थे।
1960 के दशक में रॉयल नेवी ने समुद्री डार्ट नामक जहाजों के लिए एक रैमजेट संचालित सतह से हवा में मार करने वाली मिसाइल विकसित और तैनात की। इसकी एक सीमा थी 65–130 kilometres (40–80 mi) और मच 3 की गति। फ़ॉकलैंड युद्ध के दौरान कई प्रकार के विमानों के खिलाफ युद्ध में इसका सफलतापूर्वक उपयोग किया गया था।
फ्रिट्ज ज़्विकी
प्रख्यात स्विस खगोल वैज्ञानिक फ्रिट्ज ज़्विकी हवाई-जेट से चलनेवाला में अनुसंधान निदेशक थे और जेट प्रणोदन में कई पेटेंट रखते हैं। अमेरिकी पेटेंट 5121670 और 4722261 राम त्वरक के लिए हैं। अमेरिकी नौसेना फ़्रिट्ज़ ज़्विकी को सार्वजनिक रूप से अपने स्वयं के आविष्कार, अंडरवाटर जेट के लिए यूएस पेटेंट 2,461,797 पर चर्चा करने की अनुमति नहीं देगी, एक राम जेट जो द्रव माध्यम में प्रदर्शन करता है। टाइम (पत्रिका) पत्रिका ने 11 जुलाई 1955 को "मिस्ड स्विस" लेखों में फ्रिट्ज ज़्विकी के काम की सूचना दी[10] और 14 मार्च 1949 के अंक में "अंडरवाटर जेट"।[11]
फ्रांस
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फ्रांस में, रेने लेडुक के कार्य उल्लेखनीय थे। लेडुक का मॉडल, लेडुक 0.10 1949 में उड़ान भरने वाले पहले रैमजेट-संचालित विमानों में से एक था।
नॉर्ड 1500 ग्रिफ़ॉन 1958 में मैक 2.19 (745 मीटर / सेकंड; 2,680 किमी / घंटा) तक पहुंच गया।
इंजन चक्र
हवा जैसे ही एक रैमजेट डक्ट से गुजरती है, स्थिति बदलती है (जैसे तापमान, दबाव, आयतन में परिवर्तन) क्योंकि यह ब्रेटन चक्र के रूप में ज्ञात थर्मोडायनामिक चक्र में संपीड़ित, गर्म और विस्तारित होती है। यह चक्र गैस टर्बाइन इंजन पर भी लागू होता है। हवा की एक निश्चित मात्रा के लिए इसकी स्थिति में परिवर्तन को आरेखों पर मात्राओं के जोड़े के साथ दर्शाया जाता है, आमतौर पर तापमान ~ एंट्रोपी या दबाव ~ मात्रा। साइकिल का नाम अमेरिकी इंजीनियर जॉर्ज ब्रेटन के नाम पर रखा गया है, जिन्होंने इसे विकसित किया था, हालांकि यह मूल रूप से 1791 में अंग्रेज जॉन बार्बर (इंजीनियर) द्वारा प्रस्तावित और पेटेंट कराया गया था।[12] इसे कभी-कभी जेम्स प्रेस्कॉट जौल चक्र के नाम से भी जाना जाता है।
डिजाइन
रैमजेट का पहला भाग इसका डिफ्यूज़र (कंप्रेसर) होता है जिसमें ईंधन के दहन के लिए आवश्यक अपने काम करने वाले तरल पदार्थ (हवा) के दबाव को बढ़ाने के लिए रैमजेट की आगे की गति का उपयोग किया जाता है। फिर इसे सुपरसोनिक गति में तेजी लाने के लिए एक नोजल के माध्यम से पारित किया जाता है। यह त्वरण रैमजेट को आगे जोर देता है।
एक रैमजेट टर्बोजेट की तुलना में बहुत कम जटिल है क्योंकि इसमें हवा का सेवन, एक दहन और एक नोजल सम्मिलित है लेकिन कोई टर्बोमशीनरी नहीं है। आम तौर पर, एकमात्र चलती भाग ईंधन पंप में होते हैं, जो ईंधन को दहन (तरल-ईंधन रैमजेट) में स्प्रे नोजल में भेजता है। ठोस-ईंधन रैमजेट ईंधन प्रणाली की आवश्यकता के बिना सरल हैं।
तुलना के माध्यम से, एक टर्बोजेट एक टरबाइन द्वारा संचालित कंप्रेसर का उपयोग करता है। इस प्रकार का इंजन स्थिर होने पर जोर पैदा करता है क्योंकि संपीड़ित हवा (यानी रैमजेट में रैम हवा) का उत्पादन करने के लिए आवश्यक उच्च वेग वाली हवा कंप्रेसर (तेजी से घूमने वाले रोटर ब्लेड) द्वारा ही उत्पन्न होती है।
निर्माण
डिफ्यूज़र
विसारक रैमजेट का वह भाग है जो अंतर्ग्रहण की ओर आने वाली हवा के उच्च वेग को दहन के लिए आवश्यक उच्च (स्थैतिक) दबाव में परिवर्तित करता है। उच्च दहन दबाव व्यर्थ तापीय ऊर्जा को कम करता है जो निकास गैसों में दिखाई देता है,[13] (गर्मी जोड़ने के दौरान एंट्रॉपी वृद्धि को कम करके[14]).
सबसोनिक और लो-सुपरसोनिक रैमजेट हवा को पकड़ने के लिए इनलेट के लिए पिटोट-प्रकार के प्रवेश द्वार का उपयोग करते हैं। इसके बाद कम सबसोनिक वेग प्राप्त करने के लिए एक चौड़ा आंतरिक मार्ग (सबसोनिक डिफ्यूज़र) होता है जो कि दहनकर्ता पर आवश्यक होता है। कम सुपरसोनिक गति पर इनलेट के सामने एक सामान्य (विमान) शॉक वेव बनता है।
उच्च सुपरसोनिक गति के लिए इनलेट के सामने एक सामान्य शॉक वेव के माध्यम से प्रेशर लॉस निषेधात्मक हो जाता है और अंतिम सामान्य शॉक के सामने तिरछी शॉक वेव्स उत्पन्न करने के लिए एक उभरी हुई स्पाइक या कोन का उपयोग करना पड़ता है जो अब इनलेट एंट्रेंस लिप पर होता है। इस मामले में डिफ्यूज़र में दो भाग होते हैं, सुपरसोनिक डिफ्यूज़र, इनलेट के बाहरी शॉक वेव्स के साथ, इसके बाद आंतरिक सबसोनिक डिफ्यूज़र होता है।
अभी भी उच्च गति पर, सुपरसोनिक प्रसार का हिस्सा आंतरिक रूप से होना चाहिए ताकि बाहरी और आंतरिक तिरछी सदमे तरंगें हों। अंतिम सामान्य झटका गले के रूप में जाना जाने वाले न्यूनतम प्रवाह क्षेत्र के आसपास के क्षेत्र में होना चाहिए, जिसके बाद सबसोनिक डिफ्यूज़र होता है।
ज्वलनशील
अन्य जेट इंजनों की तरह, दहनकर्ता को ईंधन जलाकर हवा का तापमान बढ़ाना पड़ता है। यह एक छोटे दबाव के नुकसान के साथ होता है। दहन में प्रवेश करने वाली वायु वेग काफी कम होना चाहिए ताकि लौ धारकों द्वारा प्रदान किए गए आश्रय क्षेत्रों में निरंतर दहन हो सके।
चूंकि कोई डाउनस्ट्रीम टरबाइन नहीं है, इसलिए एक रैमजेट दहनकर्ता स्टोइकोमेट्रिक ईंधन पर सुरक्षित रूप से काम कर सकता है: वायु अनुपात, जिसका अर्थ है कि मिट्टी के तेल के लिए 2,400 K (2,130 डिग्री सेल्सियस; 3,860 डिग्री फारेनहाइट) के क्रम का दहन निकास ठहराव तापमान। आम तौर पर, दहनकर्ता को उड़ान की गति और ऊंचाई की एक श्रृंखला के लिए थ्रॉटल सेटिंग्स की एक विस्तृत श्रृंखला पर काम करने में सक्षम होना चाहिए। आमतौर पर, एक आश्रय पायलट क्षेत्र दहन को जारी रखने में सक्षम बनाता है जब वाहन का सेवन बारी-बारी से उच्च याव / पिच से गुजरता है। अन्य लौ स्थिरीकरण तकनीक लौ धारकों का उपयोग करती हैं, जो दहन डिब्बे से सरल फ्लैट प्लेटों तक डिजाइन में भिन्न होती हैं, ताकि लौ को आश्रय दिया जा सके और ईंधन मिश्रण में सुधार किया जा सके। दहन में अधिक ईंधन भरने से डिफ्यूज़र में अंतिम (सामान्य) झटका इंटेक लिप से आगे बढ़ सकता है, जिसके परिणामस्वरूप इंजन एयरफ्लो और थ्रस्ट में काफी गिरावट आ सकती है।
नोजल
प्रोपेलिंग नोजल रैमजेट डिज़ाइन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है, क्योंकि यह थ्रस्ट उत्पन्न करने के लिए निकास प्रवाह को तेज करता है।
सबसोनिक रैमजेट नोजल के साथ निकास प्रवाह को तेज करते हैं। सुपरसोनिक उड़ान के लिए आमतौर पर एक अभिसरण-भिन्न नोजल की आवश्यकता होती है।
प्रदर्शन और नियंत्रण
हालांकि रैमजेट को 45 मीटर प्रति सेकंड (160 किमी / घंटा) के रूप में धीमी गति से चलाया गया है,[17] मैक 0.5 (170 मीटर / सेकंड; 610 किमी / घंटा) से नीचे वे बहुत कम जोर देते हैं और अपने कम दबाव अनुपात के कारण अत्यधिक अक्षम हैं।
इस गति से ऊपर, पर्याप्त प्रारंभिक उड़ान वेग दिए जाने पर, एक रैमजेट आत्मनिर्भर होगा। दरअसल, जब तक वाहन ड्रैग (भौतिकी) बहुत अधिक नहीं होता है, तब तक इंजन/एयरफ्रेम संयोजन उच्च और उच्च उड़ान गति में तेजी लाएगा, जिससे हवा का सेवन तापमान काफी हद तक बढ़ जाएगा। चूंकि यह इंजन और/या एयरफ्रेम की अखंडता पर हानिकारक प्रभाव डाल सकता है, ईंधन नियंत्रण प्रणाली को उड़ान मच संख्या को स्थिर करने के लिए इंजन ईंधन प्रवाह को कम करना चाहिए और इस प्रकार, हवा का सेवन तापमान उचित स्तर तक पहुंचना चाहिए।
स्टोइकोमेट्रिक दहन तापमान के कारण, दक्षता आमतौर पर उच्च गति (लगभग मैक 2 - मैक 3, 680-1,000 मीटर / सेकंड, 2,500-3,700 किमी / घंटा) पर अच्छी होती है, जबकि कम गति पर अपेक्षाकृत खराब दबाव अनुपात का मतलब है कि रैमजेट टर्बोजेट, या यहां तक कि रॉकेट द्वारा बेहतर प्रदर्शन किया जाता है।
नियंत्रण
रैमजेट को ईंधन, तरल या ठोस के प्रकार के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है; और बूस्टर।[15]एक तरल ईंधन रैमजेट (एलएफआरजे) में, हाइड्रोकार्बन ईंधन (आमतौर पर) को एक फ्लेमहोल्डर के आगे दहन में इंजेक्ट किया जाता है जो सेवन से संपीड़ित हवा के साथ ईंधन के दहन से उत्पन्न लौ को स्थिर करता है। रामकॉम्बस्टर को ईंधन पर दबाव डालने और आपूर्ति करने का एक साधन आवश्यक है, जो जटिल और महंगा हो सकता है। एरोस्पैटियल-सेलेर्ग ने एक एलएफआरजे डिजाइन किया जहां ईंधन को एक इलास्टोमेर मूत्राशय द्वारा इंजेक्टर में मजबूर किया जाता है जो ईंधन टैंक की लंबाई के साथ उत्तरोत्तर फुलाता है। प्रारंभ में, मूत्राशय संपीड़ित हवा की बोतल के चारों ओर एक क्लोज-फिटिंग शीथ बनाता है जिसमें से इसे फुलाया जाता है, जिसे टैंक में लंबाई के अनुसार लगाया जाता है। [19] यह ईंधन की आपूर्ति के लिए टर्बोपंप और संबंधित हार्डवेयर की आवश्यकता वाले विनियमित एलएफआरजे की तुलना में कम लागत वाला दृष्टिकोण प्रदान करता है।[16] एक रैमजेट कोई स्थिर थ्रस्ट उत्पन्न नहीं करता है और इनटेक सिस्टम के कुशल संचालन के लिए पर्याप्त उच्च वेग प्राप्त करने के लिए बूस्टर की आवश्यकता होती है। पहली रैमजेट-संचालित मिसाइलों में बाहरी बूस्टर का इस्तेमाल किया जाता था, आमतौर पर ठोस-प्रणोदक रॉकेट, या तो अग्रानुक्रम में, जहां बूस्टर को रैमजेट के ठीक पीछे रखा जाता है, उदा। समुद्री डार्ट मिसाइल, या रैपराउंड जहां रैमजेट के बाहर कई बूस्टर लगे होते हैं, उदा। 2K11 सर्किल बूस्टर व्यवस्था का चुनाव आमतौर पर लॉन्च प्लेटफॉर्म के आकार से प्रेरित होता है। एक अग्रानुक्रम बूस्टर सिस्टम की समग्र लंबाई को बढ़ाता है, जबकि रैपराउंड बूस्टर समग्र व्यास को बढ़ाते हैं। रैपराउंड बूस्टर आमतौर पर एक अग्रानुक्रम व्यवस्था की तुलना में उच्च ड्रैग उत्पन्न करेंगे।
एकीकृत बूस्टर एक अधिक कुशल पैकेजिंग विकल्प प्रदान करते हैं, क्योंकि बूस्टर प्रणोदक को अन्यथा खाली दहन के अंदर डाला जाता है। इस दृष्टिकोण का उपयोग ठोस पर किया गया है, उदाहरण के लिए 2K12 कुब, तरल, उदाहरण के लिए एएसएमपी, और डक्टेड रॉकेट, उदाहरण के लिए मीटियोर, डिज़ाइन। उड़ान के बूस्ट और रैमजेट चरणों की विभिन्न नोजल आवश्यकताओं द्वारा एकीकृत डिजाइन जटिल हैं। बूस्टर के उच्च जोर स्तरों के कारण, कम थ्रस्ट रैमजेट सस्टेनर की तुलना में इष्टतम जोर के लिए एक अलग आकार के नोजल की आवश्यकता होती है। यह आमतौर पर एक अलग नोजल के माध्यम से प्राप्त किया जाता है, जिसे बूस्टर बर्नआउट के बाद बाहर निकाल दिया जाता है। हालांकि, मीटियोर जैसे डिजाइनों में नोजललेस बूस्टर की सुविधा है। यह उत्सर्जित बूस्ट नोजल मलबे, सादगी, विश्वसनीयता और कम द्रव्यमान और लागत से विमान लॉन्च करने के खतरे के उन्मूलन के फायदे प्रदान करता है,[21] हालांकि इसे समर्पित बूस्टर नोजल द्वारा प्रदान की गई तुलना में प्रदर्शन में कमी के खिलाफ कारोबार किया जाना चाहिए।
इंटीग्रल रॉकेट रैमजेट/डक्टेड रॉकेट
रैमजेट पर थोड़ी भिन्नता मुख्य दहन कक्ष में आने वाली हवा के साथ संपीड़ित और प्रतिक्रिया करने के लिए रॉकेट दहन प्रक्रिया से सुपरसोनिक निकास का उपयोग करती है। इसमें शून्य गति पर भी जोर देने का लाभ है।
एक ठोस ईंधन एकीकृत रॉकेट रैमजेट (एसएफआईआरआर) में, ठोस ईंधन को रामकॉम्बस्टर की बाहरी दीवार के साथ डाला जाता है। इस मामले में, ईंधन इंजेक्शन सेवन (ओं) से गर्म संपीड़ित हवा द्वारा प्रणोदक के पृथक्करण के माध्यम से होता है। दहन दक्षता में सुधार के लिए एक एएफटी मिक्सर का उपयोग किया जा सकता है। ईंधन की आपूर्ति की सादगी के कारण कुछ अनुप्रयोगों के लिए एलएफआरजे पर एसएफआईआर को प्राथमिकता दी जाती है, लेकिन केवल तभी जब थ्रॉटलिंग आवश्यकताएं न्यूनतम होती हैं, यानी जब ऊंचाई या मैक संख्या में भिन्नता सीमित होती है।
एक डक्टेड रॉकेट में, एक ठोस ईंधन गैस जनरेटर एक गर्म ईंधन युक्त गैस का उत्पादन करता है जिसे सेवन (ओं) द्वारा आपूर्ति की गई संपीड़ित हवा के साथ रामकॉम्बस्टर में जलाया जाता है। गैस का प्रवाह ईंधन और हवा के मिश्रण में सुधार करता है और कुल दबाव वसूली को बढ़ाता है। एक थ्रॉटलेबल डक्टेड रॉकेट में, जिसे चर प्रवाह डक्टेड रॉकेट के रूप में भी जाना जाता है, एक वाल्व गैस जनरेटर निकास को थ्रस्ट के नियंत्रण की अनुमति देता है। एलएफआरजे के विपरीत, ठोस प्रणोदक रैमजेट बाहर नहीं निकल सकते हैं। डक्टेड रॉकेट एसएफआरजे की सादगी और एलएफआरजे की असीमित थ्रॉटलेबिलिटी के बीच कहीं बैठता है।
उड़ान की गति
रैमजेट आम तौर पर ध्वनि की गति के लगभग आधे से कम या कोई जोर नहीं देते हैं, और वे अक्षम होते हैं (600 सेकेंड से कम का विशिष्ट आवेग) जब तक कि कम संपीड़न अनुपात के कारण एयरस्पीड 1,000 किलोमीटर प्रति घंटे (280 मीटर / सेकंड; 620 मील प्रति घंटे) से अधिक नहीं हो जाता।
न्यूनतम गति से ऊपर भी, एक विस्तृत उड़ान लिफाफा (उड़ान स्थितियों की सीमा), जैसे कि कम से उच्च गति और कम से उच्च ऊंचाई, महत्वपूर्ण डिजाइन समझौतों को मजबूर कर सकते हैं, और वे एक डिज़ाइन की गई गति और ऊंचाई (बिंदु डिजाइन) के लिए सबसे अच्छा अनुकूलित काम करते हैं। [22] हालांकि धीमी गति पर अक्षम हैं, वे कम से कम मैक 6 (2,000 मीटर / सेकंड; 7,400 किमी / घंटा) तक अपनी पूरी उपयोगी कार्य सीमा पर रॉकेट की तुलना में अधिक ईंधन-कुशल हैं।
पारंपरिक रैमजेट्स का प्रदर्शन झटके के कारण पृथक्करण और दबाव हानि के कारण मैक 6 से ऊपर गिर जाता है क्योंकि आने वाली हवा दहन के लिए सबसोनिक वेगों तक धीमी हो जाती है। इसके अलावा, दहन कक्ष का इनलेट तापमान बहुत अधिक मूल्यों तक बढ़ जाता है, कुछ सीमित मैक संख्या पर पृथक्करण सीमा तक पहुंच जाता है।
संबंधित इंजन
एयर टर्बो रैमजेट
एक एयर टर्बोरामजेट में दहन कक्ष के भीतर हीट एक्सचेंजर के माध्यम से गर्म गैस द्वारा संचालित एक कंप्रेसर होता है।
सुपरसोनिक-दहन रेमजेट (स्क्रैमजेट)
रैमजेट डिफ्यूज़र आने वाली हवा को दहन में प्रवेश करने से पहले एक सबसोनिक वेग तक धीमा कर देते हैं। स्क्रैमजेट्स रैमजेट के समान हैं, लेकिन हवा सुपरसोनिक गति से दहन के माध्यम से बहती है। यह फ्रीस्ट्रीम से पुनर्प्राप्त ठहराव दबाव को बढ़ाता है और शुद्ध जोर में सुधार करता है। दहनशील प्रवेश पर अपेक्षाकृत उच्च सुपरसोनिक वायु वेग होने से निकास के थर्मल चोकिंग से बचा जाता है। ईंधन इंजेक्शन अक्सर दहन दीवार में एक कदम के नीचे एक आश्रय क्षेत्र में होता है। बोइंग एक्स -43 एक छोटा प्रयोगात्मक रैमजेट था[23] जिसने एक्स -51 ए वेवराइडर पर 200 सेकंड के लिए मैक 5 (1,700 मीटर / सेकंड; 6,100 किमी / घंटा) हासिल किया।
खड़े तिरछे विस्फोट रैमजेट (सोद्रैमजेट्स)
खड़ा तिरछा विस्फोट रैमजेट (सोद्रमजेट्स)
स्टैंडिंग ऑब्लिक डेटोनेशन रैमजेट (सोड्रामजेट)
ने एक तिरछे विस्फोट के साथ रामजेट दहन को प्रतिस्थापित किया। यह भी देखें: हाइपरसोनिक एयरब्रीथिंग प्रणोदन के लिए मानदंड और इसके प्रयोगात्मक सत्यापन तिरछा विस्फोट वेव रैमजेट प्रीकूल्ड इंजन
प्रीकूल्ड इंजन
शुद्ध रैमजेट का एक प्रकार 'संयुक्त चक्र' इंजन है, जिसका उद्देश्य शुद्ध रैमजेट की सीमाओं को पार करना है। इसका एक उदाहरण प्रतिक्रिया इंजन कृपाण इंजन है; यह एक प्रीकूलर का उपयोग करता है, जिसके पीछे रैमजेट और टरबाइन मशीनरी होती है।
जापान में विकसित एटी आर इएक्स इंजन इस अवधारणा का प्रायोगिक कार्यान्वयन है। यह काफी आकर्षक एकल-प्रशंसक व्यवस्था में तरल हाइड्रोजन ईंधन का उपयोग करता है। तरल हाइड्रोजन ईंधन को हवा के सेवन में एक उष्मा का आदान प्रदान करने वाला के माध्यम से पंप किया जाता है, साथ ही साथ तरल हाइड्रोजन को गर्म किया जाता है और आने वाली हवा को ठंडा किया जाता है। उचित दक्षता प्राप्त करने के लिए आने वाली हवा का यह ठंडा होना महत्वपूर्ण है। दहन खंड के बाद हाइड्रोजन तब दूसरे हीट एक्सचेंजर स्थिति के माध्यम से जारी रहता है, जहां हाइड्रोजन को और अधिक गर्म करने के लिए गर्म निकास का उपयोग किया जाता है, इसे बहुत उच्च दबाव वाली गैस में बदल दिया जाता है। फिर इस गैस को पंखे की युक्तियों से गुजारा जाता है ताकि पंखे को सबसोनिक गति से चलाने की शक्ति प्रदान की जा सके। हवा में मिलाने के बाद इसे दहन कक्ष में जलाया जाता है।
रिएक्शन इंजन स्किमिटर को लैपसेटी आवाज़ से जल्द एयरलाइनर के लिए प्रस्तावित किया गया है, और रिएक्शन इंजन साबे आर को रिएक्शन इंजन स्काईलोन स्पेसप्लेन के लिए प्रस्तावित किया गया है।
परमाणु संचालित रैमजेट
शीत युद्ध के दौरान, संयुक्त राज्य अमेरिका ने प्रोजेक्ट प्लूटो नामक एक परमाणु संचालित रैमजेट को डिजाइन और जमीनी परीक्षण किया। क्रूज मिसाइल में उपयोग के लिए अभिप्रेत इस प्रणाली ने कोई दहन का उपयोग नहीं किया; एक उच्च तापमान, बिना शील्ड वाले परमाणु रिएक्टर ने इसके बजाय हवा को गर्म किया। रैमजेट को महीनों तक सुपरसोनिक गति से उड़ान भरने में सक्षम होने की भविष्यवाणी की गई थी। क्योंकि रिएक्टर बिना ढके हुए था, यह कम उड़ान वाले वाहन के उड़ान पथ में या उसके आसपास किसी के लिए भी खतरनाक था (हालांकि निकास स्वयं रेडियोधर्मी नहीं था)। परियोजना को अंततः रद्द कर दिया गया था क्योंकि आईसीबीएम उद्देश्य को बेहतर ढंग से पूरा करते थे।[18]
आयनमंडलीय रैमजेट
लगभग 100 किलोमीटर (62 मील) से ऊपर के ऊपरी वायुमंडल में फोटोकैमिस्ट्री के माध्यम से सूर्य द्वारा उत्पादित मोनाटोमिक ऑक्सीजन होता है। नासा द्वारा एक रैमजेट को शक्ति देने के लिए कक्षीय गति पर डायटोमिक अणुओं में इस पतली गैस को फिर से संयोजित करने के लिए एक अवधारणा बनाई गई थी।[19]
बुसर्ड रैमजेट
बुसार्ड रैमजेट एक अंतरिक्ष यान प्रणोदन अवधारणा है जिसका उद्देश्य परमाणु संलयन इंटरस्टेलर पवन है और इसे वाहन के पीछे से उच्च गति से निकालना है।
=== आफ्टरबर्निंग टर्बोजेट === के लिए रैमजेट मोड
एक आफ्टरबर्निंग टर्बोजेट या बायपास इंजन को टर्बो से रैमजेट मोड में संक्रमण के रूप में वर्णित किया जा सकता है यदि यह एक उड़ान गति प्राप्त कर सकता है जिस पर इंजन दबाव अनुपात (ईपीआर) गिरकर एक हो गया है। टर्बो आफ्टरबर्नर तब रामबर्नर के रूप में कार्य करता है।[20] इनटेक रैम प्रेशर आफ्टरबर्नर में प्रवेश के समय मौजूद होता है, लेकिन टर्बोमशीनरी से दबाव बढ़ने के साथ अब इसे बढ़ाया नहीं जाता है। गति में और वृद्धि से टर्बोमशीनरी की उपस्थिति के कारण