جنگنده های نسل ششم با پیشران saber

مدیران انجمن: javad123javad, parse

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamjpl

نام: Roham Hesami

محل اقامت: City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 1016

سپاس: 677

جنسیت:

تماس:

جنگنده های نسل ششم با پیشران saber

پست توسط rohamjpl »

."تصویر
بهبود‌ پنهانکاری در جنگنده‌های نسل ششمتصویر
شش عامل مختلف برای پنهانکاری (Stealth) یک هواپیمای جنگنده در نظر گرفته می‌شود: اثر راداری (شکل فیزیکی)، اثر مادون قرمز، اثر صوتی، اثر بصری (مرئی)، اثر انتشارات الکترومغناطیسی (EMR)، اثر تلاطم هوا (تاوه). در مورد سطح مقطع راداری (RCS) یک جنگنده چه کارهایی می‌توان انجام داد؟
در نسسل پنجم این مقدار برای جنگنده F-22 بسیار کمتر و حدود 0001/0 متر مربع است. با توجه به اینکه نصب موشک، بمب و مخازن سوخت در زیر بال‌های هواپیما سطح مقطع راداری را به شدت افزایش می‌دهند، همچنین ما می‌دانیم که نصب موتور زیر بال، سکان عمودی انتهای هواپیما و نازل‌های اگزوز RCS یک جنگنده را افزایش می‌دهند. به همین دلیل در بیشتر طرح‌های ارائه‌ شده از جنگنده‌های نسل ششم شاهد یکپارچه‌سازی ورودی‌های هوا روی بدنه و بال‌ها، حذف سکان عمودی دم و همچنین وجود یک صفحه پوششی در پایین نازل اگزوز هستیم. در گذشته حسگرها به صورت یک حباب یا زائده روی بدنه هواپیما قرار داشتند که باعث منعکس شدن سیگنال‌های راداری می‌شد. اما امروزه این حسگرها و آنتن‌ها به عنوان پوسته هوشمند صاف و مخفی هواپیما هستند. همچنین طرح‌هایی فیزیکی همچون بال‌های پیوسته در این جنگنده‌ها باعث کاهش چشمگیر RCS از طرفین، بالا و پایین و عقب پلتفرم می‌شوند. لینک ببین Reaction Engine’s Sabre engine
ما همچنین می‌دانیم هنگامی‌ که جت‌های پنهانکار با سرعتی بیشتر از سرعت صوت حرکت کنند، دماغه و لبه بال‌های آن‌ها بر اثر اصطکاک هوا گرم‌ می‌شوند. این باعث می‌شود هواپیما به راحتی توسط حسگرهای مادون قرمز دشمن قابل شناسایی باشد. بنابراین جنگنده‌های نسل ششم باید مجهز به سیستم‌های خنک‌کننده در دماغه و بال‌های خود باشند همچنین جنگنده‌های جدید با وارد کردن یک جریان هوای ثانویه به نازل‌های اگزوز، دمای گازهای خروجی را کاهش داده و در نتیجه اثرات IR هواپیما را کم می‌کنند. بنابراین شناسایی جنگنده‌های نسل ششم با استفاده از حسگرهای مادون‌قرمز بسیار دشوار خواهد بود. لینک ببینReaction Engine’s Sabre engine
مسئله دیگر سروصدای زیاد موتورهای جنگنده است. در واقع هنگامی که بتوان صدای یک جنگنده را شنید به این معناست که می‌توان به سمت آن موشک شلیک کرد. اسفنج آکوستیک با استفاده از کاربید سیلیکون و کاربید هافنیوم . این اسفنج در مقابل فشار و دما مقاوم بوده و می‌تواند در داخل محفظه احتراق موتور جای گیرد. اسفنج می‌تواند بدون تاثیرگذاری روی نیروی رانش و مصرف سوخت، امواج صوتی را جذب کرده و تلاطم گازهای خروجی از اگزوز را کاهش دهد.
یکی دیگر از چالش‌های جنگنده نسل ششم، قابلیت دیده‌ شدن در طیف نور مرئی است. پوشش‌های نامرئی با استفاده از فراماده که این پوشش‌ها مواد جامدی هستند که نور را به دور یک جسم خم می‌کنند
امواج الکترومغناطیس نیز توسط سیستم‌های داخل هواپیما منتشر می‌شوند. سیگنال‌های راداری و ارتباطی از جمله این امواج هستند. این سیگنال‌ها می‌توانند توسط سیستم‌های شناسایی الکترونیک (ELINT) یا شناسایی سیگنال (SIGINT) دریافت و محل، سرعت و مسیر هواپیما را به دشمن بفهماند. این آسیب‌پذیری می‌تواند با انتشار سیگنال‌هایی با قدرت کمتر ارسال داده در یک طیف از فرکانس، استفاده از شکل موج‌های متفاوت و تغییر مداوم نرخ پالس کاهش یابد. استفاده از روش‌های مختلف امروزی می‌تواند مقدار انتشار امواج رادیویی را از جنگنده‌های نسل ششم بسیار کم کند.
به اثر تلاطم هوا می‌رسیم؛ کشف گرداب‌هایی که پس از پرواز هواپیما در هوا باقی می‌ماند. احتمالا می‌دانید که رادارهای هواشناسی داپلر می‌توانند microburstها مانند جریانات رو به پایین هوا در نزدیکی فرودگاه‌ها یا گردبادها را تشخیص دهند. برخی مقالات منتشر شده در اینترنت نشان می‌دهد که چگونه یک رادارداپلر می‌تواند تلاطم‌های ساخته شده توسط بشر را شناسایی کند و البته اینکه هر هواپیمای جنگنده یک اثر گردابی منحصربه‌فرد در هوا ایجاد می‌کند. بنابراین نحوه تشخیص تلاطم هوا توسط رادارها نیز در طراحی فیزیک و ساختار یک هواپیمای نسل ششم تاثیرگذار خواهد بود. رادارهای ماهواره‌ها می‌توانند با فناوری‌های روز، زیردریایی‌ها را توسط بررسی مسیر آشفتگی که روی آب‌ها می‌گذارند، شناسایی و ردگیری کنند.
بیشتر هواپیماهای پنهانکار نسل پنجم برای رسیدن به سرعت مافوق صوت باید از ویژگی پس‌سوز یا Reheat در موتورهای خود استفاده کنند. این کار باعث افزایش قابل توجه مصرف سوخت و کاهش شعاع عملیاتی هواپیما می‌شود. به عنوان مثال جنگنده F-22 در سرعت زیر صوت دارای شعاع عملیاتی 680 مایل است، در صورت استفاده از قابلیت سوپرکروز موتورها، سرعت جنگنده به 1.8 ماخ رسیده و شعاع عملیاتی به 530 مایل می‌رسد. اما اگر قابلیت پس‌سوز هواپیما فعال شود، سرعت به 2.25 ماخ خواهد رسید و شعاع عملیاتی به زیر 400 مایل کاهش می‌یابد.
در مورد موتور جت هواپیماها یکی از پارامترهای قابل توجه نرخ کنارگذر (BPR) است. این عدد بیانگر نسبت جریان هوای عبوری از مجراهای کنارگذر موتور در مقایسه با حجم هوای عبوری از محفظه احتراق است. یک هواپیمای جنگنده نوعی با موتور توربوجت دارای BPR حدود 0.36:1 در حالت بیشینه قدرت خود است. در مورد هواپیماهای مسافربری با موتورهای توربوفن، برای حالت بیشترین بازدهی موتور، BPR حدود 10:1 است. هواپیماهای جنگنده نسل ششم از موتورهایی با فناوری ADVENT استفاده می‌کنند. این موتورها قابلیت تغییر سیکل دارند. ترکیبی از توربوجت برای بیشینه‌سازی قدرت و توربوفن برای بیشترین بازدهی مصرف سوخت. خلبان می‌تواند با توجه به شرایط عملیات خود، موتور را در وضعیت بیشترین سرعت یا بیشترین بازدهی مصرف سوخت قرار دهد.
در هواپیماهای جنگنده قدیمی مانور هواپیما توسط حرکت سطوح کنترلی روی بال‌ها، بالچه و سکان عمودی ایجاد می‌شود. اما این سطوح باعث افزایش زیاد سطح مقطع راداری جنگنده می‌شوند. جنگنده‌های نسل ششم دارای سکان عمودی نبوده و بنابراین Rudder حذف خواهد شد. در ادامه Aileron و Elevatorها نیز حذف خواهند شد. در این هواپیماها رانش برداری نازل‌ها (Trust-Vectoring) باعث انحراف فشار هوای خروجی موتورها با جهت‌های خاص می‌شود. اما ممکن است موتور‌های جنگنده‌ نسل ششم به این سطح از فناوری اتکا نکرده و سراغ روش‌های جدیدتر برود.
همانطور که گفته شد جنگنده‌های پنهانکار به منظور کاهش RCS خود، محموله و تسلیحات خود را در داخل بدنه مخفی می‌کنند. این باعث کاهش حجم قابل حمل تسلیحات و مخازن سوخت می‌شود.
سپس صدای موتور به گوش می رسد. این صدای صوتی هواپیما هنگام پرواز از بالای سر است. اگر می توانید هواپیمایی را بشنوید ، می توانید آن را ببینید و به سمت آن موشک شلیک کنید. اسفنج صوتی ساخته شده از کاربید هافنیوم و کاربید سیلیکون. این حلقه مقاوم در برابر حرارت و مقاوم در برابر فشار ، به اندازه و شکل یک دونات است که در داخل محفظه احتراق موتور قرار می گیرد. امواج صوتی را جذب می کند و تلاطم گازهای خروجی را بدون تأثیر بر نیروی رانش یا مصرف سوخت کاهش می دهد.
با رشد فناوری احتمالا ما شاهد استفاده از سلاح‌های لیزری با قدرت بسیار بالا در جنگنده‌های نسل ششم خواهیم بود. در نظر داشته‌ باشید انهدام یک جنگنده دشمن در فاصله 100 مایلی با چنین تسلیحاتی تنها 0.00054 ثانیه به طول خواهد انجامید. سلاح EMP (پالس الکترومغناطیس) مورد دیگری است که پیش‌بینی می‌شود در جنگنده‌های نسل آینده مورد استفاده قرار گیرد. موج‌های ارسالی از سوی این اسلحه می‌تواند حسگرها (رادار، IR، SIGINT، ELINT)، سیستم‌های ناوبری و کامپیوترهای کنترل پرواز هواپیماها یا موشک‌های دشمن را از بین ببرد.
جنگنده‌های نسل ششم همچنین برای حمله به اهداف زمینی احتمالا قادر به رهاسازی انبوهی از پهپادهای کوچک خواهند بود
سیستم‌های الکترونیک جنگنده نسل ششم
تمام برنامه‌ها و فناوری‌های عنوان شده برای جنگنده نسل ششم نیازمند کامپیوترهای بسیار قدرتمند خواهند بود. این سیستم‌ها سیگنال‌های راداری و ارتباطی دشمن را بررسی و تهدیدها را شناسایی می‌کنند. در کنار این وظیفه، این کامپیوترها باید سیگنال‌های جنگ الکترونیک متناسب با امواج دریافتی را ساخته و برای سردرگم کردن اهداف، به سوی آن‌ها منتشر کنند. سیستم‌های سایبری جنگنده باید بسته‌های بدافزار را برای تخریب حسگرهای دشمن ارسال کنند. به‌طور همزمان جنگنده باید سیگنال‌های رادار، IR، IMING (شناسایی تصویری) و SIGINT را از نیروهای خودی در زمین، هوا، دریا و فضا دریافت و با یکدیگر ترکیب کند. سیستم‌های کابین خلبان باید آگاهی وضعیتی شفاف و کامل از میدان نبرد را در اختیار خلبان قرار دهند. سیستم‌های ناوبری و کنترلی باید تا بیشترین حد ممکن به خلبان در پرواز هواپیما کمک کنند.
حالا وقت آن است از خودمان بپرسیم با وجود این سیستم‌‌های پیشرفته، آیا واقعا جنگنده‌های نسل ششم به یک خلبان در کابین خود نیاز دارند؟
چگونه فناوری اویونیک در آینده بهبود می یابد؟
، سیستم های اویونیک آینده به شدت بر تجزیه و تحلیل پیش بینی یکپارچه با همجوشی سنسور متکی خواهند بود.مفهوم دوم Fly by Trajectory است که خلبان را در مرکز فرایند تصمیم گیری قرار می دهد و در عین حال بار کارکنان را کاهش می دهد. هدف در اینجا این است که خلبانان بتوانند مسیر آینده هواپیما را مستقیمتر و با اقدامات حفاظتی بهتر مدیریت کرده و خلبان خودکار را دائماً درگیر نگه دارند اما در صورت لزوم توانایی کنترل دستی در هر لحظه را حفظ کنند.
اویونیک معماری IMA که امروزه یکی از متداول‌ترین معماری‌های اویونیک است، بستری را فراهم می‌کند تا عملیات‌های مختلف اویونیک بتوانند به صورت یکپارچه و با استفاده از منابع اشتراکی اجرا شوند.
اگر چه رویکرد IMA مقدار سخت‌افزار، هزینه، وزن و فضا را کاهش می‌دهد اما دو چالش اساسی دارد: 1- درجه آزادی طراحی و 2- تعداد بسیار زیاد پارامترهای پیکربندی. در بحث طراحی سوالاتی مانند ساده‌ترین معماری کدام است؟ یا چه تعداد ماژول محاسباتی مورد نیاز است؟ یا بهینه‌ترین توزیع I/O بین ماژول‌ها چیست؟ مطرح می‌شود. در بحث پیکر‌بندی نیز می‌توان گفت سیستم‌های IMA امروزی دارای پارامترهای بسیار زیادی هستند که می‌توانند باعث بروز خطا و عدم ثبات در سیستم شوند.اویونیک Plug&fly مفهوم یک پلتفرم اویونیکی است که به طور کامل از نظر پیکربندی، مدیریت شکست (خطا) و تعیین صلاحیت، خود- سازمان‌دهنده است. همانطور که در شکل زیر مشاهده می‌شود این پلتفرم شامل ماژول‌هایی است که به طور پویا توپولوژی ارتباط، قابلیت‌ها و نحوه مصرف منابع واقعی را تشخیص می‌دهد. این اطلاعات در بخش خودآگاهی پلتفرم مدیریت می‌شود. بخش خودآگاهی اجازه می‌دهد تا تصمیمات قابل اعتماد برای تخصیص توابع، دستگاه‌های افزونه و پیکربندی مجدد انجام شود. همچنین یک تابع از پیش تعیین شده وجود دارد که شامل اطلاعاتی درباره شرایط شکست و خرابی، حداکثر احتمال وقوع و انتشار شکست است.مدل معماری اویونیک باز (OAAM)
مدل OAAM در 9 لایه مستقل طراحی شده است. این مدل فرآیند توسعه همزمان سیستم‌‌های IMA را که روی چند بخش مختلف توزیع شده است، تطبیق می‌دهد. این 9 لایه شامل کتابخانه، سناریو، سیستم‌ها، توابع، سخت‌فزار، آناتومی، قابلیت‌ها، محدودیت‌ها و نگاشت است. 4 لایه اصلی این مدل، توابع، سخت‌افزار، آناتومی و نگاشت هستند. لایه توابع همه وظایف را برای تخصیص به سیستم اویونیک و سیگنال‌هایی که باید مسیریابی شوند، نگهداری می‌کند. علاوه بر این شامل محدودیت‌های زمانی و ایمنی نیز است. لایه سخت‌افزار اجازه مدل‌سازی نمونه دستگاه و توپولوژی‌های اتصالات داخلی بدون ابعاد فیزیکی را می‌دهد. لایه آناتومی موقعیت‌های نصب و مسیرهای کابل هواپیما شامل طول و موقعیتشان را مدل‌سازی می‌کند. این نمایش شبیه یک گراف از طرح ساده شده ساخت سه بعدی است. در لایه نگاشت تخصیص نهایی توابع و سخت‌افزارها انجام می‌شود. به عنوان مثال هر تابع دقیقا به کدام سخت‌افزار و هر سخت‌افزار دقیقا به کدام نقطه فیزیکی و کدام ارتباط اختصاص یابد.
رادار گریزی استفاده از فیبر حصیر مانند بجای استفاده از پلت فرم های معمول پنهانکاری که نگهداری دشوار و تعمیر سختی دارند،ارتقا اویونیک و ترکیب سنسورها که باعث ترکیب اطلاعات سنسورهای مختلف شده به خلبان در هدایت هواپیما و یافتن مشخصات هدف و رله سریع اطلاعات با مرکز کنترل و فرماندهی کمک میکندشکل دهی هدف دار: در این روش با حذف سطوح گرد و تغییر ظاهر ابزار به کاهش RCS کمک می کنیم. بدین شکل که با ایجاد سطوح صاف و زاویه ها و شکستگی های تیز، بازتاب امواج را از رادار دور می سازیم. این روش در ناوها و هواپیماهای نظامی به چشم میخورد که البته در مقابل رادارهای مالتی استاتیک و VHF تاثیر چندانی ندارد.
استفاده از فراسطح ها: این روش از نوین ترین ها بوده و نیاز به شکل دهی هدف دار را از بین می برد.
توقف فعال: ابزار پس از شناسایی نوع و جهت اجسام رادار، موجی با شدت یکسان ولی پایه ای متفاوت نسبت به بازتاب های پیشبینی شدهِ سیگنال های رادار، موجب ایجاد تداخل و کاهش RCS می شود.
استفاده از مواد جاذبِ امواج: از این مواد در سازهِ اولیه یا به عنوان عایق به کار رفته و با جذب امواج از بازتاب آن جلوگیری می کنند.
کاهش با پلاسما: در این روش لایه ای از گاز یونیزه شده(پلاسما) همچون لایه ای عایق بر روی ابزار در مقابل امواج استفاده می شود
پیشران اینده
Reaction Engines Limited LAPCAT Configuration A2 (که LAPCAT A2 نامیده می شود) یک مطالعه طراحی برای هواپیمای جت مافوق صوت است که قصد دارد حمل و نقل تجاری دوستدار محیط زیست داشته باشد.
موتورهای Scimitar از فناوری مرتبط با موتور SABER قبلی این شرکت استفاده می کنند ، که برای پرتاب در فضا در نظر گرفته شده است ، اما در اینجا برای مسافت های بسیار طولانی و سرعت بسیار بالا سازگار است.
به طور معمول ، با ورود هوا به موتور جت ، توسط ورودی فشرده می شود و در نتیجه گرم می شود. برای فشرده سازی بیشتر آن هوای گرم شده توسط قسمت کمپرسور موتور ، به نیروی بسیار بیشتری نیاز است ، که این امر کارایی کمپرسور را بطور چشمگیری کاهش می دهد. علاوه بر این ، این بدان معناست که موتورهای پرسرعت باید از موادی ساخته شوند که بتوانند در دمای بسیار بالا دوام بیاورند. در عمل ، این امر ناگزیر باعث سنگین شدن موتورها می شود و همچنین میزان سوخت قابل احتراق را کاهش می دهد تا از ذوب شدن بخش توربین گازی موتور جلوگیری شود. این به نوبه خود نیروی رانش را با سرعت بالا کاهش می دهد.
ویژگی اصلی طراحی موتورهای Scimitar پیش خنک کننده است که مبدل حرارتی است که گرمای هوای ورودی را به سوخت هیدروژن منتقل می کند. این امر باعث خنک شدن بسیار زیاد هوا می شود که به موتورها اجازه می دهد سوخت بیشتری حتی در سرعت بسیار بالا بسوزانند و به موتورها اجازه می دهد از موادی سبک تر ، اما حساس به حرارت مانند آلیاژهای سبک ساخته شوند. دیفیوزر ورودی موتور همچنین باید هوای ورودی را به سرعتهای زیر صوت کاهش دهد زیرا اگر هوا با سرعت مافوق صوت از طریق پیش سردکن و کمپرسور حرکت کند ، باعث آسیب آنها می شود.
بقیه موتور دارای ویژگی های موتور توربوفن با بای پس بالا (4: 1 است که به آن راندمان خوب و سرعت خروجی زیرصوت (بی صدا) در سرعت های پایین می دهد. بر خلاف SABER ، موتور Scimitar A2 از ویژگی های موتور موشک برخوردار نخواهد بود.
الزامات LAPCAT کاهش زمان سفر پروازهای طولانی مدت است. این امر مستلزم یک روش جدید پرواز با تعداد ماخ از 4 تا 8 است. در این سرعتهای بالا ، موتورهای کلاسیک توربو جت باید با مفاهیم پیشرانه پیشرفته تنفس هوایی جایگزین شوند و از این رو باید فن آوریهای مرتبط توسعه داده شوند.
خودروی LAPCAT A2 که با سرعت 5 ماخ پرواز می کرد توسط Reaction Engines انجام شد. یک وسیله نقلیه 400 تنی ، 300 مسافری می تواند بدون حاشیه به برد ضدپادی برسد. این خودرو به موتورهای از پیش خنک شده مبتنی بر توربو متکی است که از یک چرخه بر اساس موتور هواپیمای فضایی SABER موتورهای واکنش استفاده می کنند.
SABER ، که مخفف Synergistic Air-Breathing Rocket Engine است ، از "هوای اتمسفر" برای حرکت آن در ابتدا استفاده می کند ،
اگرچه می توان هیدروژن را مشتعل کرد ، اما خطر انفجار یا آتش سوزی در مقایسه با سوخت نفتی معمولی هواپیمایی کمتر است
هر چیزی که با سرعت 5 ماخ و بالاتر حرکت می کند باید دمای سطح تا 1000 درجه سانتیگراد را تحمل کند. آلومینیوم و تیتانیوم با این سرعت مانند کره ذوب می شوند. باید از پانل های سرامیکی استفاده شود.فن آوری های کلیدی شامل یک مبدل حرارتی پیش از خنک کننده جمع و جور است که می تواند جریان هوای ورودی را بیش از 1000 درجه سانتیگراد گرفته و در کمتر از 1/100 ثانیه آن را تا -150 درجه سانتیگراد خنک کند. این امر به صابر اجازه می دهد تا اکسیژن را مستقیماً از اتمسفر برای احتراق بجای حمل آن در مخزن با مجازات وزنی که مستلزم آن است ، استفاده کند.تغییر دمای 1000C تا -150C به صورت مطلق در حدود 1273 K تا 123 K ، یا بیش از یک عامل 10 در دمای مطلق ، و در کمتر از 10 میلی ثانیه است.
عملکرد پیش کولر چگونه است؟ چگونه می تواند جریان مداوم هوا را با این حجم زیاد به سرعت خنک کند و از نظر جسمی کوچک و به اندازه کافی سبک باشد و تنها یک جزء این موتور شگفت انگیز باشد؟SABER - Synergetic Air Breathing Rocket Engine - یک کلاس جدید از موتور برای حرکت هواپیماهای پرسرعت و سفینه های فضایی است. SABER در ارائه بازده سوخت موتور جت با قدرت و قابلیت سرعت بالای یک موشک بی نظیر است.
موتور صابره saberSABER (موتور موشکی تنفسی هوایی Synergetic) مفهومی است که توسط Reaction Engines Limited برای موتور موشک هیبریدی پیش خنک کننده پیش از خنک شدن پیش از خنک شدن طراحی شده است. این موتور برای دستیابی به قابلیت تک مرحله ای در مدار طراحی شده و هواپیمای فضایی پیشنهادی Skylon را به مدار پایین زمین سوق می دهد.
این طرح شامل یک موتور موشک تک سیکل ترکیبی با دو حالت عملکرد است. حالت تنفس هوا ترکیبی از یک کمپرسور توربو با یک پیش کولر هوای سبک است که درست در پشت مخروط ورودی قرار گرفته است. در سرعت های بالا ، این پیش سردکن هوای داغ و فشرده شده با قوچ را خنک می کند ، در غیر این صورت به دمایی می رسد که موتور نمی تواند تحمل کند ، که منجر به نسبت فشار بسیار بالا در موتور می شود. هوای فشرده متعاقباً وارد محفظه احتراق موشک می شود و در آنجا با هیدروژن مایع ذخیره شده مشتعل می شود. نسبت فشار بالا به موتور این امکان را می دهد تا در سرعت ها و ارتفاعات بسیار زیاد نیروی رانشی بالایی را ایجاد کند. دمای پایین هوا اجازه می دهد تا از ساختار آلیاژی سبک استفاده شود و یک موتور بسیار سبک وزن را برای رسیدن به مدار ضروری می کند. علاوه بر این ، بر خلاف مفهوم LACE ، پیش خنک کننده SABRE هوا را مایع نمی کند و اجازه می دهد کارآمدتر کار کند.
پس از بستن مخروط ورودی در 5.14 ماخ و در ارتفاع 28.5 کیلومتری ،این سیستم به عنوان موتور موشکی با چرخه بسته با عملکرد بالا و سوزاندن اکسیژن مایع و هیدروژن مایع از مخازن سوخت روی سفبنه ادامه می یابد و به طور بالقوه اجازه می دهد مفهوم هواپیمای ترکیبی فضایی مانند Skylon برای رسیدن به سرعت مداری پس از خروج از جو در یک صعود شیب دار.
موتور مشتق شده از مفهوم SABER به نام Scimitar برای پیشنهاد هواپیمای مسافربری مافوق صوت A2 این شرکت برای مطالعه LAPCAT که توسط اتحادیه اروپا تامین می شود طراحی شده است.مانند RB545 ، طراحی SABER نه یک موتور موشک معمولی است و نه یک موتور جت معمولی ، بلکه ترکیبی است که از هوای محیط در سرعت/ارتفاع پایین استفاده می کند و اکسیژن مایع را در ارتفاع بالاتر ذخیره می کند. موتور SABER "بر مبدل حرارتی متکی است که می تواند هوای ورودی را تا 150 درجه سانتیگراد (238 درجه فارنهایت) خنک کند ، تا اکسیژن را برای مخلوط شدن با هیدروژن تأمین کند و نیروی محرکه جت را هنگام پرواز در اتمسفر فراهم کند ، قبل از تغییر به اکسیژن مایع مخزن شده در فضا. "
در حالت تنفس هوا ، هوا از طریق ورودی به موتور وارد می شود. سیستم بای پس مقداری از هوا را از طریق پیش سردکن به داخل کمپرسور هدایت می کند ، که آن را به محفظه احتراق تزریق می کند و در آنجا با سوخت می سوزد ، محصولات خروجی از طریق نازل ها برای تأمین نیروی محرکه شتاب می گیرند. باقیمانده هوای ورودی از طریق سیستم بای پس به حلقه ای از نگهدارنده های شعله ادامه می دهد که برای بخشی از رژیم پرواز تنفس هوا به عنوان رمجت عمل می کند. یک حلقه هلیوم برای انتقال گرما از پیش سردکن به سوخت و حرکت پمپ ها و کمپرسورهای موتور استفاده می شود.ورودی
در قسمت جلوی موتور ، طرح های مفهومی یک ورودی مخروط شوک متقارن انتقال ساده را پیشنهاد می کنند که با استفاده از دو بازتاب شوک ، هوا (نسبت به موتور) را به سرعتهای زیر صوت متراکم کرده و کند می کند. سرعت بخشیدن به هوا تا سرعت موتور باعث عقب رفتن رم می شود. در نتیجه ضربه ، فشرده سازی و شتاب ، هوای ورودی گرم می شود و به دمای 1000 درجه سانتی گراد (1830 درجه فارنهایت) در 5.5 ماخ می رسد.
پیش خنک کننده
وقتی هوا با سرعت مافوق صوت یا مافوق صوت وارد موتور می شود ، داغتر از آن می شود که موتور به دلیل اثرات فشاری تحمل کند. موتورهای جت که مشکل مشابهی دارند اما به میزان کمتر ، با استفاده از مواد سنگین مس یا نیکل سنگین ، با کاهش نسبت فشار موتور ، و با دور زدن موتور در سرعتهای بالاتر هوا این مشکل را حل می کنند تا از ذوب شدن جلوگیری شود. با این حال ، برای هواپیمای تک مرحله ای به مدار (SSTO) ، چنین مواد سنگینی غیر قابل استفاده هستند و حداکثر نیروی رانش برای قرار دادن مداری در اولین زمان لازم است تا تلفات گرانشی به حداقل برسد. در عوض ، با استفاده از یک حلقه خنک کننده هلیومی گازی ، SABER به طور چشمگیری هوا را از 1000 درجه سانتیگراد (1830 درجه فارنهایت) تا −150 درجه سانتیگراد (8238 درجه فارنهایت) در مبدل حرارتی ضد جریان خنک می کند در حالی که از مایع شدن هوا یا انسداد یخ جلوگیری می کند. بخار آب. مبدل حرارتی ضد جریان همچنین به هلیوم اجازه می دهد تا از موتور در دمای کافی بالا خارج شود تا پمپ ها و کمپرسورهای سوخت هیدروژن مایع و خود مایع کاری هلیوم را هدایت کند.خنک شدن چشمگیر هوا یک مشکل بالقوه ایجاد کرد: لازم است از مسدود شدن پیش سردکن در برابر بخار آب یخ زده و سایر بخشهای هوا جلوگیری شود.
کمپرسور
زیر پنج برابر سرعت صوت و 25 کیلومتر ارتفاع ، که 20 درصد سرعت و 20 درصد ارتفاع مورد نیاز برای رسیدن به مدار است ، هوای خنک شده از پیش کولر به یک توربو کمپرسور اصلاح شده منتقل می شود ، از نظر طراحی مشابه در موتورهای جت معمولی استفاده می شود اما با نسبت فشار غیرعادی بالا کار می کند که به دلیل دمای پایین هوای ورودی امکان پذیر است. کمپرسور هوای فشرده را در 140 اتمسفر وارد محفظه های احتراق موتورهای اصلی می کند
در موتورهای جت معمولی ، توربو کمپرسور توسط توربین گازی که از گازهای احتراق تغذیه می کند ، حرکت می کند. SABER توربین را با حلقه هلیوم ، که توسط گرمای جذب شده در پیش سردکن و پیش سوز تغذیه می شود ، هدایت می کند.
حلقه هلیوم
هلیوم "داغ" از پیش سرد کننده هوا با خنک کردن آن در مبدل حرارتی با سوخت هیدروژن مایع بازیافت می شود. این حلقه یک موتور چرخه Brayton را شروع می کند ، قسمتهای مهم موتور را خنک می کند و توربین ها را تغذیه می کند. [نیاز به منبع] گرما از هوا به هلیوم منتقل می شود. این انرژی حرارتی برای تغذیه بخشهای مختلف موتور و تبخیر هیدروژن مورد استفاده قرار می گیرد و سپس در رمجتس سوزانده می شود
اتاقهای احتراق
محفظه های احتراق در موتور SABER توسط اکسیدان (هوا/اکسیژن مایع) و نه توسط هیدروژن مایع خنک می شوند تا میزان استفاده بیشتر سیستم از هیدروژن مایع را در مقایسه با سیستم های استوکیومتری کاهش دهند.
نازل کارامدترین فشار جوی که در آن یک نازل پیشران معمولی کار می کند با هندسه زنگ نازل تنظیم می شود. در حالی که هندسه زنگ معمولی ثابت است فشار اتمسفر با ارتفاع تغییر می کند و بنابراین نازل هایی که برای عملکرد بالا در جو پایین طراحی شده اند با رسیدن به ارتفاعات بیشتر کارایی خود را از دست می دهند. در موشک های سنتی با استفاده از چندین مرحله که برای فشارهای جوی طراحی شده اند ، بر این مشکل غلبه می شود.
وپیشرانABER باید در هر دو سناریوی ارتفاع پایین و بالا کار کند. برای اطمینان از کارایی در همه ارتفاعات از نوعی حرکت ، از نازل انبساط استفاده می شود. ابتدا در ارتفاع کم ، پرواز هوا تنفس زنگ در عقب قرار دارد ، متصل به محفظه احتراق توروئید که قسمت بالای نازل را احاطه کرده است ، با هم نازل انحراف انبساط را تشکیل می دهند. هنگامی که SABER بعداً به حالت موشکی منتقل می شود ، زنگ به جلو حرکت می کند و طول زنگ محفظه احتراق راکت را افزایش می دهد و یک نازل بسیار بزرگتر و ارتفاع بالا برای پرواز کارآمدتر ایجاد می کند.
نازل در حالت Rocket
مشعل های بای پس
اجتناب از روانگرایی کارایی موتور را افزایش می دهد زیرا آنتروپی کمتری تولید می شود و بنابراین هیدروژن مایع کمتری جوشانده می شود. با این حال ، به سادگی خنک کردن هوا به هیدروژن مایع بیشتری نسبت به سوزاندن آن در هسته موتور نیاز دارد. مقدار اضافی از طریق یک سری مشعل هایی به نام "spill duct ramjet burners" ، [که به صورت حلقه ای در اطراف هسته مرکزی چیده شده اند ، دفع می شود. اینها از هوایی تغذیه می کنند که پیش سردخانه را دور می زند. این سیستم رمجت بای پس جهت کاهش اثرات منفی کشش ناشی از هوایی که به ورودی ها وارد می شود اما به موتور اصلی موشک تغذیه نمی شود طراحی شده است. در سرعتهای پایین نسبت حجم هوای ورودی به ورودی به حجمی که کمپرسور می تواند به محفظه احتراق تغذیه کند در بالاترین حد خود قرار دارد و برای حفظ بازدهی در این سرعتهای پایین نیاز به افزایش سرعت هوای بای پس است. این سیستم را از یک توربو جت متمایز می کند که در آن از خروجی چرخه توربین برای افزایش جریان هوا استفاده می شود تا رمجت به اندازه کافی کارآمد باشد تا نقش پیشرانه اولیه را بر عهده گیرد. [ین موتور موشک می‌تواند سرعت هواپیما را به پنج برابر سرعت صوت برساند؛تصویر
.I hope I help you understand the question. Roham Hesami smile072 smile261 smile260 رهام حسامی ترم پنجم مهندسی هوافضا
تصویر

ارسال پست