Ram akselerator - Ram accelerator

En ram-akselerator er en enhet for å akselerere prosjektiler eller bare et enkelt prosjektil til ekstremt høye hastigheter ved hjelp av jetmotorlignende fremdriftssykluser basert på ramjet- eller scramjet- forbrenningsprosesser. Det antas å være mulig å oppnå ikke-rakett romangrep med denne teknologien.

Den består av et langt rør (fat) fylt med en blanding av brennbare gasser med en skjør membran i hver ende for å inneholde gassene. Prosjektilet skytes ut med et annet hjelpemiddel (for eksempel en lett-gass-gun eller strålevåpen ) supersonisk gjennom den første membran inn i røret. Så brenner prosjektilet gassene som drivstoff, fordi det er formet som en ramjet- eller scramjet-kjerne, og akselererer under jetdrift. Annen fysikk spiller inn ved høyere hastigheter.

Beskrivelse

I en vanlig ramjet komprimeres luft mellom en piggformet midtkropp og en ytre kappe, drivstoff tilsettes og brennes, og eksosgasser med høy hastighet utvides supersonisk ut av dysen for å generere skyvekraft. I en ram-akselerator skyves et prosjektil med en form som ligner på ramjet centerbody, (ofte fra en konvensjonell pistol), inn i akseleratorløpet, noe som forårsaker kompresjon mellom prosjektilet og fatets vegger. Tønnen inneholder en forblandet gassformig drivstoff-luftblanding. Når ram-akselerator-prosjektilet komprimerer drivstoff-luftblandingen, blir den antent og forbrenningen stabilisert ved bunnen av prosjektilet. Den resulterende trykkforskjell frembringer en uhyre mengde skyvekraft som kan akselerere prosjektiler til i-rør Mach tall som er større enn 8. Hvis således drivmiddelblandinger med en lydhastighet på 1000 m / s (f.eks brenselrike H 2 O 2 blandinger ) brukes, er snutehastigheter over 8000 m / s mulig.

For å spenne over et bredt spekter i et typisk ram-akseleratorsystem, brukes flere trinn med drivmidler med forskjellige lydhastigheter for å opprettholde høy ytelse. Membraner eller membraner som lett punkteres av prosjektilet brukes til å isolere drivtrinnene. Hver seksjon er fylt med en annen drivstoff-luftblanding valgt slik at senere seksjoner har høyere lydhastigheter. Som sådan kan væren holdes ved optimale hastigheter på Mach 3-5 (i forhold til blandingen den beveger seg gjennom) gjennom hele akselerasjonsperioden. Ram-akseleratorer som er optimalisert for bruk av overlydsforbrenningsmodus , kan generere enda høyere hastigheter (Mach 6-8) på grunn av muligheten til å forbrenne drivstoff som fremdeles beveger seg i supersonisk hastighet.

Testing

Scramjet-prosjektiler ble testet i HARP-prosjektet på 1960-tallet.

Fordeler

Den største fordelen med en ram-akselerator fremfor en konvensjonell pistol er dens skalerbarhet. I en vanlig pistol utøves maksimalt trykk på tidspunktet for tenningen. Når prosjektilet beveger seg lenger ned i fatet, reduseres akselerasjonsmengden på prosjektilet når gassen bak det utvides, og til slutt når mengder trivielle nok til at et lengre fat ikke lenger er berettiget (se intern ballistikk ). Med en ram-akselerator drives prosjektilet primært av trykket som genereres av reaksjonen av drivgassene som brenner like bak prosjektilet. Dette fører til at konstant trykk blir satt både på pistolen og selve prosjektilet. Derfor er langt lengre fat mulig enn konvensjonelle våpen, mens de fremdeles leverer en sterk konstant akselerasjon til prosjektilet.

Bruker

Ram-akseleratorer har blitt foreslått som en billig metode for å få nyttelast ut i rommet. Impulsive lanserte prosjektiler trenger noen midler for å sirkulere banen for baneinnføring, så raketter , slik som de som ble designet på 1960-tallet i Project HARP , blir vanligvis innlemmet i prosjektilene. Med flertrinns rakettprosjektiler ble lanseringskostnaden estimert til US $ 500 per kilo i 2004.

Det er også forestillinger om teknologien for militære applikasjoner, for eksempel streik og avlytting av ultra-lang rekkevidde mot stasjonære trusler. Det faktum at prosjektilet akselererer og reiser ved svært høye hastigheter gjør det til et perfekt alternativ til anti-skip krigføring, gir det evner å unngå forsvarssystemer. Bare systemer som jernvåpen kan ha slike slående evner mot trusler med høy beredskap. Slike prosjektiler kan til og med integreres i selve kanonene for å tillate enda høyere akselerasjon til en lavere kostnad og effektivitet mot et bredt spekter av mål.

Teknologier relatert til en ram-akselerator for direkte romoppskytingsapplikasjoner er: totrinns bensinpistoler ( SHARP ), flere injeksjonsbensinpistoler (JVL), jernkanoner og spiralvåpen .

Ram-akseleratorer brukes for tiden hovedsakelig til forskning på overlydsforbrenning. I juli 2007 har Ballistic Flight Group markedsført kommersielle investeringer i ram-akseleratorteknologien. Den Scram kanon science fiction våpen ble inspirert av ram akseleratorer.

Se også

Eksterne linker

  • HyperSciences, Inc - SeedInvest , arkivert fra originalen 2018-12-07 , hentet 2018-12-07
  • US patent 10132578 , Carl Knowlen; Adam Bruckner og Andrew J. Higgins et al., "Baffled-tube ram accelerator", utstedt 2018-11-20, tildelt University of Washington 
  • Ram Accelerator | University of Washington , arkivert fra originalen 2018-09-03 , hentet 2018-12-07
  • Pope, Gregory T. (1. mars 1994), "Ramming Speed" , Discover Magazine , hentet 13.02.2009