Shcramjet

Un motor ramjet de combustión inducida por choque (abreviado como shcramjet ; también llamado motor de onda de detonación oblicua ; también llamado ramjet de detonación oblicua estacionaria (sodramjet) ; ^{[ 1 ]} o simplemente denominado motor ramjet de choque ) es un concepto de motor ramjet de respiración de aire , propuesto para ser utilizado en aplicaciones de propulsión hipersónica y/o de una sola etapa a órbita . ^{[ 2 ]}

La geometría del motor shcramjet es simple y similar a la del scramjet , variando únicamente en el diseño de la cámara de combustión . El motor incluye una entrada supersónica seguida de una cámara de combustión y una tobera , respectivamente. El diseño de la entrada es similar al de un scramjet, en el que toda la estructura frontal se utiliza como entrada. La combustión en un shcramjet puede ocurrir por combustión inducida por choque o combustión por detonación, dependiendo de la intensidad del choque inductor . Si la ignición ocurre lo suficientemente lejos aguas abajo como para que el proceso de combustión subsiguiente no influya en el choque precedente, se dice que la combustión es inducida por choque. Sin embargo, para reacciones extremadamente rápidas, la ignición ocurre cerca de la onda de choque precedente y la combustión se acopla con la onda de choque y forma una onda de detonación . ^{[ 3 ]} Por lo tanto, el estatorreactor de onda de detonación, o motor de onda de detonación oblicua, es un caso particular de shcramjet.

Si bien las ondas de choque y detonación están relacionadas con la alta pérdida de presión durante la combustión, la pérdida de presión total teórica asociada con la cámara de combustión del estatorreactor se aproxima a la del motor estatorreactor convencional a medida que aumenta el número de Mach. Este hecho, junto con la geometría más simple del motor y el consiguiente aumento en la eficiencia de los componentes, da como resultado un rendimiento superior previsto a números de Mach de vuelo superiores a 12.

Este motor canaliza una mezcla de aire y combustible a velocidades hipersónicas (más de cinco veces la velocidad del sonido ) hacia una rampa, lo que crea una onda de choque. Esta onda calienta la mezcla y provoca su detonación, expulsando gases de escape. Este método quema casi el 100% del combustible. En teoría, la velocidad del vehículo podría alcanzar 17 veces la velocidad del sonido. ^{[ 4 ]}

Un desafío crucial es confinar la detonación en un área pequeña, evitando que dirija energía aguas arriba hacia la fuente de combustible o aguas abajo donde pierde fuerza. En 2021, un dispositivo experimental mantuvo una detonación en una ubicación fija durante 3 segundos, mucho más tiempo que los intentos anteriores. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

Un motor shcramjet es similar a un motor scramjet ; sin embargo, a diferencia del modo de combustión difusivo en un motor scramjet, la combustión en un motor shcramjet tiene lugar a través de una región delgada de ondas de choque oblicuas estacionarias y/o ondas de detonación estabilizadas sobre una cuña, un cuerpo romo, etc. Dado que la combustión se limita a una región estrecha a través de la onda de ignición, la longitud de la cámara de combustión en un shcramjet puede ser significativamente más corta que en un scramjet, que requiere una cámara de combustión larga para una mezcla completa de combustible y aire y una combustión óptima. Además, se cree que el shcramjet tiene un mejor rendimiento propulsor general que el scramjet a números de Mach más altos , especialmente por encima de Mach 12. Investigaciones recientes han estipulado que el shcramjet, junto con sus otras variantes de respiración de aire, puede actuar como un sistema de propulsión eficiente para vehículos de alta velocidad en vuelos SSTO. ^{[ 6 ]} Estas ventajas potenciales han atraído una investigación sustancial sobre aplicaciones propulsoras, así como sobre los fenómenos físicos fundamentales. ^{[ 7 ]}