موتور اسکرم جت چیست و چگونه کار می کند؟

تالیف: اصغر ناصری  

برای درک نحوه عمل موتور اسکرم جت ابتدا باید نگاهی به نحوه کار موتور رم جت بیندازیم.

در موتورهای توربوجت معمولی، هوا توسط کمپرسور فشرده و گرم شده و به درون اتاقک احتراق رانده می شود که در آنجا با سوخت مخلوط شده و پس از احتراق تولید گازهای پرفشار می کند. خروج این گازها از اگزوز باعث تولید رانش به جلو یا thrust می شود. 

برای سرعت هوای ورودی به داخل کمپرسور محدودیت وجود دارد. وقتی هواپیما به سرعت صوت نزدیک می شود هوای ورودی به داخل موتور با امواج شوک همراه است که می تواند باعث ایراد صدمه به کمپرسور شود. در نتیجه با طراحی ورودی هوا به موتور به شیوه های مختلف باعث کاهش سرعت جریان هوای ورودی می شوند. 

در موتور رم جت کمپرسور و سایر اجزای متحرک مانند توربین وجود ندارد. بطور ساده هوا وارد اتاق احتراق شده و پس از ترکیب با سوخت می سوزد و تولید گازهای پرفشار می کند. کاهش سرعت جریان هوای ورودی به زیر صوت توسط قطعه ای با طراحی خاص به نام جسم درونی یا inner body صورت می پذیرد. تراکم هوا توسط سرعت بالای رو به جلوی جسم پرنده تامین می شود. در اینجا نیز سرعت هوای ورودی باید زیرصوت باقی بماند. زیرا افزایش سرعت به بالای این مقدار باعث وارد آوردن امواج ضربه و نیز گرم شدن بیش از حد هوا در داخل موتور احتراق می شود. 

 

موتورهای رم جت نمی توانند زیر سرعت 2 یا 3 ماخ کار کنند زیرا به سرعت بالاتر برای متراکم کردن هوا در جلوی موتور نیاز دارند. سرعت بالاتر از 6 ماخ نیز بریا آنها دست نیافتنی است زیرا باعث داغ شدن گازهای احتراق تا حد تجزیه محصولات احتراق می شود. چاره کار در موتورهای اسکرم جت است.

اسکرم جت مخفف Supersonic Combustion RAMjet می باشد. در موتور اسکرم جت هوای ورودی با سرعت بالای صوت وارد موتور احتراق می‌شود. چون هوا چندان فشرده نمی شود و با آزادی نسبی وارد اتاق احتراق می گردد، دمای آن افزایش چندانی نمی‌یابد. طراحی آیرودینامیکی جسم ورودی موتور اسکرم جت به گونه ای که هوا را تنها تا حد احتراق در مدت چند هزارم ثانیه متراکم کند و در عین حال از سرعت هوای ورودی چندان نکاهد امر بسیار پیچیده ای است. بدنه موتور و سایر قسمت های جسم پرنده نیز باید بسیار مستحکم باشد تا در برابر نیروهای آیرودینامیکی و ثقلی وحشتناک سرعت‌های بالا مقاومت کند. 

 

موتورهای اسکرم جت می تواند سرعتی تا حد 25 ماخ را نیز فراهم کنند. سقف پرواز قابل دسترسی توسط آنها نیز بسیار بالاتر از سایر موتورهای جت است. در حالی که موتورهای توربوجت مدرن حداکثر می تواند به ارتفاع 40 کیلومتری دست یابند، این سقف برای رم جت 55 و برای اسکرم جت 75 کیلومتر یا حتی بالاتر است. 

بالاترین سرعتی که تاکنون با موتور اسکرم جت حاصل شده توسط هواپیمای بدون سرنشین 

 X-43A است که در 16 نوامبر 2004 توسط ناسا با استفاده از یک بی 52 به عنوان هواپیمای مادر به پرواز درآمده و به سرعت 9.68 ماخ معادل 11858 کیلومتر بر ساعت دست یافته است. 

برای اطلاع بیشتر به منابع زیر مراجعه شود: 

http://orbitalvector.com/Orbital%20Travel/Scramjets/Scramjets.htm

http://www.aviation-history.com/engines/ramjet.htm