Av Erik Tandberg
 |
| SvalSat. Foto: KSAT |
27. mars i år gjennomførte NASA en kortvarig men vellykket prøve av en såkalt scramjetmotor i et lite, førerløst X-43A fly over Stillehavet. Betegnelsen scramjet er laget av ordene supersonic combustion ramjet, altså en ramjetmotor der forbrenningen skjer i en luftstrøm ved hastigheter over lydens.
Men hva er egentlig en ramjetmotor?
"Flyvende ovnsrør"
Hvis vi tilfører et brensel og bruker luftens oksygen for å starte en forbrenning inni et åpent rørstykke som er i ro, vil
varme forbrenningsgasser strømme ut i begge ender. Men dersom røret er i rask bevegelse langs lengdeaksen, vil det i fremre
ende bygge seg opp et trykk som hindrer forbrenningsgassene i å slippe ut den veien. Alt strømmer ut bak, og hvis den bakre
enden utstyres med en dyse, vil eksosgasshastigheten kunne bli høy og en skyvkraft utvikles.
De første tanker om ramjet-fremdrift dukket opp i Europa tidlig på 1900-tallet, men virkelig forskning og prøver ble ikke innledet før i 1940-årene. Til å begynne med var interessen fokusert på militær bruk. Senere ble ramjetmotoren blant annet vurdert som et mulig alternativ til turbojetmotoren på fly.
Tidlige, enkle utgaver av ramjetmotoren ble spøkefullt kalt "flyvende ovnsrør", som egentlig er ganske betegnende.
 |
| Sammenligning mellom scramjet og vanlig turbindrevet jetmotor. |
Likhetstrekk med jetmotorenRamjetmotoren har det til felles med en vanlig turbojetmotor eller jetmotor at den tar inn luft og tilsetter et brensel slik at en forbrenning gir temperatur- og trykkøkning.
Forbrenningsgassene kan bare unnslippe bakover, og den bakoverrettede kraften som akselererer gassene har en like stor og fremoverrettet motkraft, skyvkraften.
Begge er altså reaksjonsmotorer, men der jetmotoren bruker en turbindrevet kompressor for å øke trykket og massen av forbrenningsgasser, benytter ramjetmotoren luften som hoper seg opp i forkant når den beveger seg.
Mens kompressoren gjør det mulig for et jetdrevet fly å starte motoren mens det står stille, må et ramjetdrevet fly opp i en hastighet av minst 200-300 km/h før motoren begynner å virke. Dette er en ulempe, selv om motoren i prinsippet er enkel.
Hypersoniske hastigheter
Det området ramjetmotoren nå antas å kunne gjøre størst nytte for seg er i hypersoniske hastigheter på 5-15 Mach. 1 Mach tilsvarer
lydens hastighet på bakkenivå, eller omtrent 340 meter i sekundet.
Et mulig interessant sivilt bruksområde kan derfor bli nedre trinn i romtransportsystemer, for det er mye å spare ved å benytte oksygenet i atmosfæren fremfor å medbringe store mengder oksidasjonsmiddel for en rakettmotor.
Vanskeligheten med en supersonisk ramjetmotor, eller scramjetmotor, er å nyttiggjøre seg luften uten å skape så meget motstand og varme at fordelen blir borte.
Vanlig forbrenning i en turbojetmotor finner sted ved en gjennomstrømningshastighet langt under lydens, og hvis en slik motor skulle brukes over 5 M, ville varmeutviklingen ved å redusere hastigheten bli så stor at den rett og slett kunne smelte.
En scramjetmotor unngår slike problemer ved en mindre oppbremsing til 1/3-1/2 av Mach-tallet. Men det gjelder å passe på at gjennomstrømningshastigheten ikke blir så stor at flammen eller forbrenningssonen blåses ut av motoren. Samtidig må ikke hastigheten reduseres så meget at varmeutviklingen ødelegger motoren.
Her er det en rekke problemer som må løses, og X-43A prøven var et ledd i dette arbeidet.
