science >> Wetenschap > >> anders

Hoe Ramjets werken

NASA-ingenieur Laura O'Connor inspecteert een supersonisch straalmotormodel (scramjet) in het Langley Research Center in Hampton, Virginia. © Corbis

Zoals iedereen die ooit van een hoge duik is gevallen, je kan vertellen, wanneer je een vloeistof raakt zonder het de tijd te geven om uit de weg te gaan, het heeft de neiging om terug te slaan. Duikers verslaan de natuurkunde door een meer gestroomlijnde duik te nemen, en snellere auto's en vliegtuigen doen dit door meer aerodynamische vormen te gebruiken. Maar er komt een punt, nabij de geluidsbarrière, waar stroomlijnen niet genoeg is -- een snelheid waarmee de lucht die je vliegtuig in de lucht houdt je begint te hameren met schijnbaar onoverkomelijke weerstand, tandenknarsende turbulentie en brute schokgolven. Inderdaad, velen geloofden dat deze geluidsbarrière onbreekbaar was totdat, op 14 oktober 1947, De door een raket aangedreven Bell X-1 van Chuck Yeager bewees dat ze ongelijk hadden.

Maar wat als u al die opgehoopte lucht in uw voordeel zou kunnen gebruiken? Wat als, in plaats van er met propellers doorheen te karnen of er doorheen te branden met raketten, je zou het in een speciaal gevormde buis kunnen verpakken, pomp het op met een explosie en vuur het uit een mondstuk met supersonische snelheden, allemaal zonder grote bewegende delen? Je zou een heel speciaal type straalmotor hebben, een "vliegende kachelpijp" die geschikt is om met duizenden mijlen per uur door de lucht te snijden. Je zou een hebben straalmotor .

Maar de schijnbare eenvoud van de straalmotor is bedrieglijk; er is geavanceerde luchtvaarttechniek nodig, moderne materialen en precisiefabricage om er iets van te maken - wat gedeeltelijk verklaart waarom een idee dat bijna zo oud is als een gemotoriseerde vlucht herhaaldelijk werd opgepakt en tientallen jaren terzijde werd geschoven voordat het tijdens de Koude Oorlog beperkt succes boekte.

In tegenstelling tot de belangrijkste snelheidscompetitie, de raket, die brandstof verbrandt met behulp van oxidatiemiddelen aan boord zoals ammoniumnitraat, kaliumchloraat of ammoniumchloraat, ramjets ademen lucht. Dus, terwijl raketten in het bijna vacuüm van de ruimte kunnen opereren, ramjets moeten door de atmosfeer vliegen. Ze moeten dit doen met zeer hoge snelheden, ook -- rond Mach 2.5-3.0, of drie keer de snelheid van het geluid -- omdat ramjets werken door gebruik te maken van ram druk, de natuurlijke luchtcompressie veroorzaakt door de hoge snelheid van een vliegtuig. Met andere woorden, ramjets maken bondgenoten van de schokgolven en compressiekrachten die eens tegen hogesnelheidsvluchten waren; ze gaan letterlijk met de stroom mee [bronnen:Encyclopaedia Britannica; NASA].

Ramjets zijn efficiënter over lange afstanden dan raketten, maar hebben een belangrijk nadeel:ze zijn nutteloos bij lage snelheden. Bijgevolg, ze vertrouwen op booster-raketten of andere voertuigen om ze op snelheid te krijgen. Stand-alone straalmotorvliegtuigen gebruiken meestal hybride motoren [bron:NASA].

Als die verklaring met supersonische snelheid langs je heen vloog, het is waarschijnlijk omdat we veel coole en interessante dingen hebben overgeslagen. Laten we eens kijken hoe straalmotoren zich hebben ontwikkeld om dit moderne wonder te produceren.

Inhoud