Gibt es Flugzeuge mit Ramjet- oder Scramjet-Triebwerken?

Scramjets

Es gibt nur ein paar fliegende Beispiele. Die in den frühen Sowjets geborene Kholod, die HyShot-Serie und das jüngste ISRO ATV flogen alle kleine Scramjet-Triebwerke, obwohl keines für Nettoschub ausgelegt war. Die mit Abstand [öffentlich] erfolgreichsten Fahrzeuge waren der X-43A und der X-51. Beide waren vollständig steuerbare, unabhängige Fluggeräte (und nicht nur Triebwerke, die an Raketen hingen), die einen Nettoschub erzeugten.

Das Hyperschall-Forschungsfahrzeug X-43A der NASA wurde von einer B-52 abgeworfen, dann von einem modifizierten Pegasus-Booster verstärkt und flog kurz mit Mach 9,6 mit einem wasserstoffbetriebenen Scramjet.

Bildnachweis: NASA

Bildnachweis: NASA

Das Hyperschall-Forschungsfahrzeug Boeing X-51 Waverider wurde ebenfalls von einer B-52 abgeworfen, dann von einem modifizierten ATACMS (einer Boden-Boden-Rakete der Armee) verstärkt und flog dann mit Mach 7 mit einem JP-7-betriebenen Scramjet.

Bildnachweis: USAF

Das DARPA-Falcon -Programm zielte darauf ab, ein Hyperschallflugzeug zu produzieren, das mit eigener Kraft starten und landen kann, indem es ein turbinenbasiertes Kombizyklus-Antriebssystem (TBCC) verwendet ( NASA TBCC-Überblick über NTRS ). Zwei frühe Entwürfe, HTV-1 und HTV-2, waren nicht angetriebene Hyperschallgleiter, letzterer wurde von ICBMs gestartet (im Grunde Wiedereintrittsfahrzeuge, wie der X-41 , von dem sie wahrscheinlich abgeleitet wurden). Aber die nächsten beiden Designs, HTV-3X Blackswift (YouTube) und das letzte Hypersonic Cruise Vehicle (HCV)(YouTube), wäre das erste wiederverwendbare Hyperschall-CTOL-Flugzeug gewesen. HCV wäre in der Lage gewesen, einige tausend Pfund Nutzlast (z. B. Bomben, Flugtestausrüstung, Kameras) sehr schnell über große Entfernungen zu transportieren. Das Programm [HTV-3X und HCV] wurde schließlich eingestellt, aber andere Arbeiten an Hyperschallwaffen und -fahrzeugen werden fortgesetzt.

Bildnachweis: DARPA

SR-72. Lockheed Martin entwickelt die SR-72, eine unbemannte Mach 6+ ISR (Aufklärungs-)Plattform. Es soll mit TBCC komplett aus eigener Kraft fliegen, mit Turbinen abheben und auf Staustrahl- und schließlich Scramjet-Betrieb umstellen. Eine Schlüsselinnovation war die Überbrückung der Geschwindigkeitslücke zwischen dem Punkt, an dem Turbojets aufhören, gut zu funktionieren, und dem Punkt, an dem Staustrahljets anfangen, gut zu funktionieren, aber LM lehnte es ab, näher darauf einzugehen, wie sie dies erreichten. Ihr Design baut offenbar auf ihrer Arbeit am Falcon-Programm auf (siehe oben). Sie sagten, sie würden eine einmotorige Demo fliegen, bevor sie zum zweimotorigen Fahrzeug in Originalgröße übergehen würden.

Bildnachweis: Lockheed Martin

Andere ehrgeizige, noch nicht geflogene Designs sind der LLNL Hypersoar und das X-30 National Aerospace Plane . Beide waren große (100-200 Tonnen MTOW), Hyperschall-, Interkontinentalfahrzeuge. Der SSTO-fähige X-30 könnte Nutzlasten zu LEO starten und interkontinentale Passagierrouten bedienen. Hypersoar sollte auch in einer Variante Passagiere befördern, in einer anderen TSTO durchführen und in einer anderen auch globale Streiks / Aufklärung durchführen.

X-30 NASP. Bildnachweis: Chad Slattery

Hyperflug. Quelle: FAS .

Ramjets

Der Republic XF-103 Thunderwarrior war im Wesentlichen ein früher Versuch, TBCC in einem bemannten Abfangjäger zu versuchen. Es war ein sehr innovatives Design (Mach 3-5, kein Baldachin, Periskop, Besatzungskapsel, riesiges Radar und interne Buchten für 6 große Raketen, Vorläufer der AIM-54), aber es flog nie.

Quelle . Unbekannt.

Quelle mit vielen tollen Hintergründen.

Es gibt eine Vielzahl von Raketen mit Ramjet-Antrieb

Bemerkenswerte Beispiele sind...

... der Bomarc . Bildnachweis: Boeing .

... der GQM-163 Coyote , ein bemerkenswertes Überschallziel, das über das Meer gleitet. Bildnachweis: DR. Kirk .

... die massive P-700 Granit Source und ihre Verwandten, die P-800 Oniks und die BrahMos.

... die RIM-8 Talos SAM. Bildnachweis: USN .

... und der Sea Dart , der Moskit , der Hughes/Raytheon AIM-152 (und der verwandte ACIMD ), der Triple Target Terminator und eine Reihe anderer. Einige sind Schiffsabwehrraketen (verschiedene Flugbahnen), einige sind SAMs und einige sind Luft-Luft-Raketen. Alle wurden mit Raketen verstärkt, bevor der Ramjet übernahm.

Am „erschreckendsten“ war offensichtlich die Supersonic Low Altitude Missile des Projekts Pluto, ein nuklear bewaffneter, nuklear angetriebener Staustrahl für die 100.000-Meilen-Marschflugkörper. Luft wurde direkt durch den Reaktor geblasen und direkt für Schub erhitzt. Sein ungeschirmter Reaktor hätte ihn auf Meereshöhe auf Mach 3+ getrieben und Ziele darunter bestrahlt, bevor er auf ein Endziel gekracht und dieses ebenfalls bestrahlt hätte. Sie testeten erfolgreich zwei Triebwerke, bevor das Programm zugunsten ballistischer Raketen abgebrochen wurde.

Hier ist ein lustiges USAF-Convair-Video von 1959, das das Konzept erklärt:

Kredit: USG

Fragen Sie nach der aktuellen Produktion oder im Laufe der Zeit?

Die SR-71 wurde von einem Pratt & Whitney J-58-Triebwerk angetrieben , das bei hohen Geschwindigkeiten als teilweiser Staustrahl betrieben wurde. Bei niedrigeren Geschwindigkeiten funktionierte es wie ein Turbostrahl, der seine innere Form änderte, wenn es seine Geschwindigkeit erhöhte. Die SR-71 konnte aus eigener Kraft vom Boden abheben.

Eine Liste von Flugzeugen mit Staustrahlantrieb finden Sie hier, viele davon sind jedoch Prototypen oder Prüfstände.

Der X-43-Hyperschallprüfstand der NASA wird von einem Scram-Jet angetrieben, der jedoch unbemannt ist. Es wird von einer B-52 gestartet und mit einem Pegasus-Booster verbunden, um es auf Geschwindigkeit zu bringen.

René Lorin erfand 1908 den Staustrahltriebwerk, ab 1941 wurden seine Ideen erstmals im Flug erprobt. Verschiedene Größen wurden ausprobiert; Unten sind zwei Bilder, eines von einer Do-17 Z mit einem kleinen Lorin-Motor ( Quelle ) und darunter eines von einer Do-217 mit einer viel größeren Version ( Quelle ). Geschwindigkeitssteigerungen von bis zu 150 km/h wurden registriert, aber die Effizienz war schlecht. In allen Fällen mussten die Kolbenmotoren abheben und eine Geschwindigkeit erreichen, mit der die Lorin-Motoren gestartet werden konnten.

Wenn Sie einen Impulsstrahl als eine Art Staustrahl akzeptieren, verwendete der nächste bemannte, Staustrahl-angetriebene Flug eine Heinkel 280 . Dieses Flugzeug war als Düsenjäger konzipiert, aber die Triebwerke waren verzögert. Daher entschied man sich 1943, es mit Impulsdüsen zu versuchen , zwei auf jeder Seite. Es musste in die Höhe geschleppt werden, und als die Düsen gestartet wurden, schüttelte ihre Vibration das ganze Flugzeug auseinander. Wikipedia hat die Geschichte anders; hier nahm das Flugzeug zu viel Eis auf. Der Pilot konnte mit dem neu erfundenen Schleudersitz entkommen; eine weitere Premiere auf diesem Flug.

Später wurde derselbe Motor für die V1 "Buzz Bomb" verwendet , und zwischen 1943 und 1945 wurden fast 30.000 hergestellt. Sie brauchten ein Katapult zum Abheben, also konnte wieder keiner alleine fliegen.

Das nächste Kapitel spielte sich in Frankreich ab, wo René Leduc ab 1933 an Staustrahltriebwerken arbeitete, was in einer Reihe von Entwürfen gipfelte. Die Leduc 0.10 gilt als das erste Flugzeug, das 1949 ausschließlich mit einem Staustrahltriebwerk flog. Aber auch diese Flugzeuge brauchten eine Starthilfe; im Bild unten ist es ein Sud-Est Languedoc mit einem Leduc 0.16 ( Quelle ).

Das endgültige Design dieser Serie, der Leduc 0.22 , sollte ein Überschallabfangjäger mit einem koaxialen Turbostrahl und einem Staustrahl sein, der einen unabhängigen Betrieb ermöglichte. Ein ähnliches Antriebssystem wurde für den Prototyp des Abfangjägers Nord 1500 Griffon gewählt.

In der Zwischenzeit wurde in den USA ein Staustrahl für mehrere unbemannte Langstreckenkonstruktionen wie die CIM-10 Bomarc verwendet , die von Raketen gestartet wurde und Mach 2,5-Fluggeschwindigkeiten ermöglichte.

Basierend auf Arbeiten des österreichischen Ingenieurs Friedrich von Doblhoff produzierte Hiller die YH-32 , die zwei an den Spitzen der Rotorblätter montierte Staustrahltriebwerke zum Antrieb verwendete (unten, Quelle ). Dies ermöglichte den Start mit Staustrahlleistung, aber die begrenzte Geschwindigkeit der Rotorspitzen führte dazu, dass die Staustrahltriebwerke einen schlechten Wirkungsgrad hatten.

Eine weitere bemerkenswerte Verwendung von Ramjets ist die Drohne Lockheed D-21 , die ebenfalls aus der Luft gestartet wurde, zunächst von einer von SR-71 abgeleiteten M-21 und später von der B-52.

Neuere Konstruktionen mit Staustrahltriebwerken sind Luft-Luft-Langstreckenraketen wie der Meteor .

Wenn ich zu Scramjets übergehe, kann ich nur zwei unbemannte Konstruktionen nennen, die getestet wurden, eines das US-Experimentalflugzeug X-43A (links, Quelle ) und das andere das russische Ajax- oder Ayaks-Projekt (rechts, Quelle ).

CFD-Simulation von Hyper-X, die zum X-43A führte, und Testmodell des russischen Ajax/Ayaks-Hyperschallprojekts