Scramjet (supersonic combustion ramjet) bir ramjet çeşidi olup farklı olarak supersonik yanma odasına sahiptir. Havanın sıkıştırılarak alındığı, yakıtın yakıldığı yanma odası ve egzozun giriş hızından daha hızlı ayrıldığı lüleye (nozzle) sahiptir. Ticari jet motorları havanın motor içine alınıp sıkıştırılması için kompresör kullanır, daha sonra sprey halindeki yakıt sıkıştırılmış havayla birlikte ateşlenerek geriye doğru gider ve thrust oluşturur. Scramjet havayı sıkıştırmak için uçağın hızını kullanır, yani çok az hareketli parçaya ihtiyaç duymaktadır.
Tarihçe
2000 Öncesi
II.Dünya Savaşı sırasında, ağırlıklı olarak Almanlar tarafından yapılan yüksek hızlı roket motorlu uçakları araştırmak için muazzam miktarda zaman ve çaba harcanmıştı. Savaştan sonra, ABD ve İngiltere birkaç Alman bilim insanını ele geçirdi ve roket motorlarını çevreleyen teknoloji de dahil olmak üzere Paperclip Operasyonu aracılığıyla çeşitli askeri teknolojiler aldı. Bell X-1 1947'de süpersonik uçuş gerçekleştirdi ve 1960'ların başında daha hızlı uçaklara doğru hızlı ilerlemeyle operasyonel uçakların birkaç yıl içinde "hipersonik" hızlarda uçacağını gösterdi. Kuzey Amerika X-15 ve diğer roketle çalışan uzay araçları gibi özel roket araştırma araçları dışında, uçakların en yüksek hızları genellikle Mach 1 ila Mach 3 aralığında kaldı.
50’lerin ortası ve 60’ların sonuna doğru Amerika ve İngiltere’de pek çok farklı scramjet modeli yer testleri uygulandı. 1958'de analitik bir makale süpersonik yanma ramjetlerinin avantajlarını ve dezavantajlarını tartıştı [1]. 1964'te Dr. Frederick S. Billig ve Gordon L. Dugger, Billig's doktora tezine dayanan süpersonik bir yanma ramjeti için patent başvurusu yaptı. Bu patent, gizlilik kararının kaldırılmasının ardından 1981'de yayınlandı.
1981 yılında T3 yer testi tesisinde Profesör Ray Stalker rehberliğinde Avustralya ANU'da testler yapıldı.
Scramjet'in ilk başarılı uçuş testi Sovyetler Birliği tarafından 1991 yılında yapıldı. 1970'lerin sonlarında Moskova'da Merkezi Havacılık Motorları Enstitüsü (Central Institute of Aviation Motors) tarafından geliştirilen eksenel simetrik hidrojen yakıtlı çift modlu bir scramjetti. Daha sonra 1992'den 1998'e kadar, eksenel simetrik yüksek hızlı scramjet göstericinin 6 uçuş testi, Fransa ile Merkezi Havacılık Motorları Enstitüsü tarafından ve daha sonra NASA tarafından gerçekleştirildi. Mach 6.4'ten daha büyük maksimum uçuş hızı elde edildi ve 77 saniye boyunca scramjet çalışması gösterildi. Bu uçuş testi serileri aynı zamanda otonom hipersonik uçuş kontrolleri hakkında bilgi verdi.
Özellikle X-15 projesi oldukça başarılı test sonuçları elde edildi (mach 6.7).Ancak hiçbir zaman test aşamasını geçemedi.
Daha sonraları 80’lerin sonu 90’ların başında Amerika Scramjet motoru ile uçan ve dünyanın yörüngesinde gidebilecek bir araç yapımı için 2 milyon dolarlık bir proje uygulamaya koydu. Program 1993 yılında projenin tamamlanması için 15 milyon dolar gerektiğinin öngörülmesi ve pek çok teknik sorun üzerine kapatıldı. 2004 yılında NASA’nın geliştirdiği X-43 adlı Scramjet motorlu uçağı mach 9,4 hızına çıkarak dünyanın en başarılı Scramjet uçuşunu gerçekleştirdi.
2000'lerdeki İlerleme
2000'li yıllarda, özellikle scramjet motorları alanında, hipersonik teknolojinin geliştirilmesinde önemli ilerlemeler kaydedilmiştir.
HyShot projesi 30 Temmuz 2002'de scramjet yanmasını ispatladı. Scramjet motoru etkili bir şekilde çalıştı ve süpersonik yanmayı ispatladı. Bununla birlikte, motor bir taşıtı ileri doğru itmek için itki sağlayacak şekilde tasarlanmamıştır. Bu teknolojiyi kanıtlamak için tasarlandı.
Bir İngiliz ve Avustralya ekibi İngiltere savunma şirketi Qinetiq'den ve Queensland Üniversitesi'nden, atmosfer testinde çalışan bir scramjet'i gösteren ilk gruptu.
Hyper-X, 2004 yılında X-43A ile tam aerodinamik manevra yüzeylerine sahip itme üreten scramjet ile çalışan bir aracın ilk uçuşunu talep etti. Üç X-43A scramjet testinin sonuncusu Mach 9.6'ya kısa bir süre ulaştı.
15 Haziran 2007'de ABD Savunma İleri Araştırma Projesi Ajansı (DARPA), Avustralya Savunma Bilim ve Teknoloji Örgütü (DSTO) ile işbirliği içinde, test aracını hipersonik hızlara yükseltmek için roket motorlarını kullanarak Mach 10'da başarılı bir scramjet uçuşu duyurdu.
NASA Langley Ark Isıtmalı Scramjet Test Tesisinde (AHSTF) simüle edilmiş Mach 8 uçuş koşullarında bir dizi scramjet yer testi tamamlandı. Bu deneyler HIFiRE uçuş 2'yi desteklemek için kullanıldı.
22 Mayıs 2009'da Woomera, HIFiRE'de (Hipersonik Uluslararası Uçuş Araştırma Deneyi) bir hipersonik uçağın ilk başarılı test uçuşuna ev sahipliği yaptı. Lansman, planlanan on test uçuşundan biriydi. HIFiRE, hipersonik teknolojisini (ses hızının beş katını aşan uçuş çalışması) ve gelişmiş scramjet destekli uzay fırlatma araçlarına uygulanmasını araştırıyor; Amaç, yeni Boeing X-51 scramjetli taşıtı desteklerken, aynı zamanda hızlı tepki alan fırlatma gelişimi ve hipersonik "hızlı saldırı" silahları için güçlü bir uçuş testi verisi oluşturmaktır.
Dizayn
Scramjet atmosfer içinde hipersonik hızlarda uçmak için tasarlanmış bir jet motorudur. Bir roketten farkı ise roketler gereken oksijeni üstünde taşıdığı tanklardan sağlarken, scramjet yanma için gereken oksijeni atmosferden alır. Scramjetler bu yönüyle jet motorlarla ortak özellik gösterir ancak jet motorlar scramjetin uçtuğu hızlarda uçamazlar.
Türbinli motorlar subsonik ve süpersonik hızlarda çalışabilmektedirler. Ancak mach hızını geçtiklerinde çabucak kararsız hale gelirler. Kompresöre giren havanın basıncı ve sıcaklığı artar, mach hızını geçmek demek bu değerlerin daha da artması anlamına gelmektedir. Yüksek sıcaklık, yakıt hava karışımından istenilenden yüksek enerji çıkmasına, motorda erimeye ve yapısal hasarlara yol açar. Mach arttıkça sürüklemenin (drag) karesi ile orantılı artış gösterir, ayrıca kullanılabilen enerji de düşer. Türbinli motorlarda hız artırımı için giren havanın sıcaklığı düşürülür ya da itki (thrust) arttırıcı sistemler eklenir (ramjet ve afterburner gibi).
Ramjetler turbojetlere göre daha yüksek sıcaklıklarda çalışabilmektedirler. Turbojetlerden daha yüksek hızlara da ulaşırlar. Ancak onların da çalışabilmesi için yanma odasına giden havanın subsonik hızda olması gerekir. Süpersonik hızda uçuşta subsonik hava kullanmak kompresör kullanmaktan daha verimlidir ancak yüksek hızda başka bir problem ortaya çıkar. Hava supersonik hızdan subsonik hıza geçerken şok dalgası oluşur bu şok dalgası da havanın sıcaklığını arttırır ve havanın kimyasal tepkimeye girerek enerji kaybetmesine ayrıca yanma odasında yakıtın yanma veriminin düşmesine neden olur. Ramjetlerin ulaşabileceği hız kullanılan yakıt miktarına göre değişiklik gösterse de mach 4 ve mach 8 arasında değişen bir aralıktadır.
Scramjetler bütün motor boyunca havanın supersonik hızda akmasına izin vererek yüksek sürükleme ve düşük yanma sorununu ortadan kaldırmayı hedeflemektedir. Motora giren hava ramjete göre daha az hız kaybettiğinden dolayı daha az sürükleme oluşur, ayrıca daha az ısınarak yakıtın daha etkili yanması sağlanmış olur. Yüksek hızda akan hava içerisine yakıt karıştırılıp yakmak için çok az süre bulunması ve motor içindeki en küçük bir geometrik bozukluk yüksek sürükleme oluşmasına sebebiyet verecek olması en büyük sorunudur.
Scramjet en basit anlamda ağız ağza bağlanmış iki huniye benzer. Ön taraftaki huni biçimi havanın içeri girerken sıkışması ve ısınmasını sağlar . İki hunin birleşim noktasına benzeyen ve en dar kısım olan noktada sıkıştırma en yüksek değerdedir, bu anda yakıt eklenerek yanma gerçekleşir. Yanma sonucu gazlar ikinci huni biçiminden, tıpkı roket lülesine (nozzle) benzeyen bölüm, dışarı atılır ve itki oluşturulur.
Scramjet Uçuşu
Scramjetin çalışabilmesi için ilk hızının mach 5 civarında olması gerekir. Bu durum scramjetin çalışması için ön hız sağlayacak bir sistem geliştirilmesini gerekli kılmıştır.
X 43-A programında bu sorunu çözmek için önce bir uçak 40 000 ft’e çıkarılmış daha sonra bu noktada scramjetin bağlı olduğu füze uçaktan ayrılarak ateşlenmiş ve füze 95 000 ft’e ulaşasıya kadar uçuşunu sürdürmüştür. 95 000 ft’de scramjet füzeden ayrılarak kendi uçuşuna başlayarak mach 9.8 hızına ulaşmıştır.
Avantaj ve Dezavantajları
- Avantajları
- Yanma süpersonik hızda gerçekleştirilebilir.
- Teoride mach 12-15 hızlarına kadar ulaşabilir.
- Dezavantajları
- Mach 5 hızına kadar itki üretemez.
- Ağırlık oranına göre düşük itki.
Dış bağlantılar
Wikimedia Commons'ta Scramjet ile ilgili ortam dosyaları bulunmaktadır. |
- http://www.nasa.gov/missions/research/f_scramjets.html2 Nisan 2009 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- BBC: Scramjet18 Şubat 2008 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- Scramjet combustor development-PDF file13 Şubat 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
Kaynakça
- ^ "An Analysis of Ramjet Engines Using Supersonic Combustion". Weber, Richard J Mackay, John S (İngilizce). NASA Scientific and Technical Information. 31 Mayıs 2016 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 3 Mayıs 2016.
- ^ Flight Data Analysis of the HyShot 2 Scramjet Flight Experiment. AIAA Journal (İngilizce). 6 Nisan 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Nisan 2020.
- ^ 1001 Inventions That Changed the World (İngilizce). Cassell Illustrated. 2009. s. 932. ISBN . Erişim tarihi: 2 Şubat 2009.
- ^ "NASA's X-43A Scramjet Breaks Speed Recod". 31 Ekim 2004 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 13 Haziran 2019.
- ^ "Scramjet hits Mach 10 over Australia". Reed Business Information. 17 Ekim 2015 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 12 Şubat 2016.
- ^ Dunning, Craig (24 Mayıs 2009). "Woomera hosts first HIFiRE hypersonic test flight". News Corp Australia. 28 Ağustos 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 12 Şubat 2016.
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar
Scramjet supersonic combustion ramjet bir ramjet cesidi olup farkli olarak supersonik yanma odasina sahiptir Havanin sikistirilarak alindigi yakitin yakildigi yanma odasi ve egzozun giris hizindan daha hizli ayrildigi luleye nozzle sahiptir Ticari jet motorlari havanin motor icine alinip sikistirilmasi icin kompresor kullanir daha sonra sprey halindeki yakit sikistirilmis havayla birlikte ateslenerek geriye dogru gider ve thrust olusturur Scramjet havayi sikistirmak icin ucagin hizini kullanir yani cok az hareketli parcaya ihtiyac duymaktadir Scramjet in calismasini basit bir sekilde gosterilmekte Tarihce2000 Oncesi II Dunya Savasi sirasinda agirlikli olarak Almanlar tarafindan yapilan yuksek hizli roket motorlu ucaklari arastirmak icin muazzam miktarda zaman ve caba harcanmisti Savastan sonra ABD ve Ingiltere birkac Alman bilim insanini ele gecirdi ve roket motorlarini cevreleyen teknoloji de dahil olmak uzere Paperclip Operasyonu araciligiyla cesitli askeri teknolojiler aldi Bell X 1 1947 de supersonik ucus gerceklestirdi ve 1960 larin basinda daha hizli ucaklara dogru hizli ilerlemeyle operasyonel ucaklarin birkac yil icinde hipersonik hizlarda ucacagini gosterdi Kuzey Amerika X 15 ve diger roketle calisan uzay araclari gibi ozel roket arastirma araclari disinda ucaklarin en yuksek hizlari genellikle Mach 1 ila Mach 3 araliginda kaldi 50 lerin ortasi ve 60 larin sonuna dogru Amerika ve Ingiltere de pek cok farkli scramjet modeli yer testleri uygulandi 1958 de analitik bir makale supersonik yanma ramjetlerinin avantajlarini ve dezavantajlarini tartisti 1 1964 te Dr Frederick S Billig ve Gordon L Dugger Billig s doktora tezine dayanan supersonik bir yanma ramjeti icin patent basvurusu yapti Bu patent gizlilik kararinin kaldirilmasinin ardindan 1981 de yayinlandi 1981 yilinda T3 yer testi tesisinde Profesor Ray Stalker rehberliginde Avustralya ANU da testler yapildi Scramjet in ilk basarili ucus testi Sovyetler Birligi tarafindan 1991 yilinda yapildi 1970 lerin sonlarinda Moskova da Merkezi Havacilik Motorlari Enstitusu Central Institute of Aviation Motors tarafindan gelistirilen eksenel simetrik hidrojen yakitli cift modlu bir scramjetti Daha sonra 1992 den 1998 e kadar eksenel simetrik yuksek hizli scramjet gostericinin 6 ucus testi Fransa ile Merkezi Havacilik Motorlari Enstitusu tarafindan ve daha sonra NASA tarafindan gerceklestirildi Mach 6 4 ten daha buyuk maksimum ucus hizi elde edildi ve 77 saniye boyunca scramjet calismasi gosterildi Bu ucus testi serileri ayni zamanda otonom hipersonik ucus kontrolleri hakkinda bilgi verdi Ozellikle X 15 projesi oldukca basarili test sonuclari elde edildi mach 6 7 Ancak hicbir zaman test asamasini gecemedi Daha sonralari 80 lerin sonu 90 larin basinda Amerika Scramjet motoru ile ucan ve dunyanin yorungesinde gidebilecek bir arac yapimi icin 2 milyon dolarlik bir proje uygulamaya koydu Program 1993 yilinda projenin tamamlanmasi icin 15 milyon dolar gerektiginin ongorulmesi ve pek cok teknik sorun uzerine kapatildi 2004 yilinda NASA nin gelistirdigi X 43 adli Scramjet motorlu ucagi mach 9 4 hizina cikarak dunyanin en basarili Scramjet ucusunu gerceklestirdi 2000 lerdeki Ilerleme 2000 li yillarda ozellikle scramjet motorlari alaninda hipersonik teknolojinin gelistirilmesinde onemli ilerlemeler kaydedilmistir HyShot projesi 30 Temmuz 2002 de scramjet yanmasini ispatladi Scramjet motoru etkili bir sekilde calisti ve supersonik yanmayi ispatladi Bununla birlikte motor bir tasiti ileri dogru itmek icin itki saglayacak sekilde tasarlanmamistir Bu teknolojiyi kanitlamak icin tasarlandi Bir Ingiliz ve Avustralya ekibi Ingiltere savunma sirketi Qinetiq den ve Queensland Universitesi nden atmosfer testinde calisan bir scramjet i gosteren ilk gruptu Hyper X 2004 yilinda X 43A ile tam aerodinamik manevra yuzeylerine sahip itme ureten scramjet ile calisan bir aracin ilk ucusunu talep etti Uc X 43A scramjet testinin sonuncusu Mach 9 6 ya kisa bir sure ulasti 15 Haziran 2007 de ABD Savunma Ileri Arastirma Projesi Ajansi DARPA Avustralya Savunma Bilim ve Teknoloji Orgutu DSTO ile isbirligi icinde test aracini hipersonik hizlara yukseltmek icin roket motorlarini kullanarak Mach 10 da basarili bir scramjet ucusu duyurdu NASA Langley Ark Isitmali Scramjet Test Tesisinde AHSTF simule edilmis Mach 8 ucus kosullarinda bir dizi scramjet yer testi tamamlandi Bu deneyler HIFiRE ucus 2 yi desteklemek icin kullanildi 22 Mayis 2009 da Woomera HIFiRE de Hipersonik Uluslararasi Ucus Arastirma Deneyi bir hipersonik ucagin ilk basarili test ucusuna ev sahipligi yapti Lansman planlanan on test ucusundan biriydi HIFiRE hipersonik teknolojisini ses hizinin bes katini asan ucus calismasi ve gelismis scramjet destekli uzay firlatma araclarina uygulanmasini arastiriyor Amac yeni Boeing X 51 scramjetli tasiti desteklerken ayni zamanda hizli tepki alan firlatma gelisimi ve hipersonik hizli saldiri silahlari icin guclu bir ucus testi verisi olusturmaktir DizaynScramjet atmosfer icinde hipersonik hizlarda ucmak icin tasarlanmis bir jet motorudur Bir roketten farki ise roketler gereken oksijeni ustunde tasidigi tanklardan saglarken scramjet yanma icin gereken oksijeni atmosferden alir Scramjetler bu yonuyle jet motorlarla ortak ozellik gosterir ancak jet motorlar scramjetin uctugu hizlarda ucamazlar Turbinli motorlar subsonik ve supersonik hizlarda calisabilmektedirler Ancak mach hizini gectiklerinde cabucak kararsiz hale gelirler Kompresore giren havanin basinci ve sicakligi artar mach hizini gecmek demek bu degerlerin daha da artmasi anlamina gelmektedir Yuksek sicaklik yakit hava karisimindan istenilenden yuksek enerji cikmasina motorda erimeye ve yapisal hasarlara yol acar Mach arttikca suruklemenin drag karesi ile orantili artis gosterir ayrica kullanilabilen enerji de duser Turbinli motorlarda hiz artirimi icin giren havanin sicakligi dusurulur ya da itki thrust arttirici sistemler eklenir ramjet ve afterburner gibi Ramjetler turbojetlere gore daha yuksek sicakliklarda calisabilmektedirler Turbojetlerden daha yuksek hizlara da ulasirlar Ancak onlarin da calisabilmesi icin yanma odasina giden havanin subsonik hizda olmasi gerekir Supersonik hizda ucusta subsonik hava kullanmak kompresor kullanmaktan daha verimlidir ancak yuksek hizda baska bir problem ortaya cikar Hava supersonik hizdan subsonik hiza gecerken sok dalgasi olusur bu sok dalgasi da havanin sicakligini arttirir ve havanin kimyasal tepkimeye girerek enerji kaybetmesine ayrica yanma odasinda yakitin yanma veriminin dusmesine neden olur Ramjetlerin ulasabilecegi hiz kullanilan yakit miktarina gore degisiklik gosterse de mach 4 ve mach 8 arasinda degisen bir araliktadir Scramjetler butun motor boyunca havanin supersonik hizda akmasina izin vererek yuksek surukleme ve dusuk yanma sorununu ortadan kaldirmayi hedeflemektedir Motora giren hava ramjete gore daha az hiz kaybettiginden dolayi daha az surukleme olusur ayrica daha az isinarak yakitin daha etkili yanmasi saglanmis olur Yuksek hizda akan hava icerisine yakit karistirilip yakmak icin cok az sure bulunmasi ve motor icindeki en kucuk bir geometrik bozukluk yuksek surukleme olusmasina sebebiyet verecek olmasi en buyuk sorunudur Scramjet en basit anlamda agiz agza baglanmis iki huniye benzer On taraftaki huni bicimi havanin iceri girerken sikismasi ve isinmasini saglar Iki hunin birlesim noktasina benzeyen ve en dar kisim olan noktada sikistirma en yuksek degerdedir bu anda yakit eklenerek yanma gerceklesir Yanma sonucu gazlar ikinci huni biciminden tipki roket lulesine nozzle benzeyen bolum disari atilir ve itki olusturulur Scramjet UcusuNASA X 43 programindaki hava araci altina baglanmis bir scramjet motoru bulunmakta Scramjetin calisabilmesi icin ilk hizinin mach 5 civarinda olmasi gerekir Bu durum scramjetin calismasi icin on hiz saglayacak bir sistem gelistirilmesini gerekli kilmistir X 43 A programinda bu sorunu cozmek icin once bir ucak 40 000 ft e cikarilmis daha sonra bu noktada scramjetin bagli oldugu fuze ucaktan ayrilarak ateslenmis ve fuze 95 000 ft e ulasasiya kadar ucusunu surdurmustur 95 000 ft de scramjet fuzeden ayrilarak kendi ucusuna baslayarak mach 9 8 hizina ulasmistir Avantaj ve DezavantajlariAvantajlariYanma supersonik hizda gerceklestirilebilir Teoride mach 12 15 hizlarina kadar ulasabilir DezavantajlariMach 5 hizina kadar itki uretemez Agirlik oranina gore dusuk itki Dis baglantilarWikimedia Commons ta Scramjet ile ilgili ortam dosyalari bulunmaktadir http www nasa gov missions research f scramjets html2 Nisan 2009 tarihinde Wayback Machine sitesinde BBC Scramjet18 Subat 2008 tarihinde Wayback Machine sitesinde Scramjet combustor development PDF file13 Subat 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde Kaynakca An Analysis of Ramjet Engines Using Supersonic Combustion Weber Richard J Mackay John S Ingilizce NASA Scientific and Technical Information 31 Mayis 2016 tarihinde kaynagindan Erisim tarihi 3 Mayis 2016 Flight Data Analysis of the HyShot 2 Scramjet Flight Experiment AIAA Journal Ingilizce 6 Nisan 2020 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 6 Nisan 2020 1001 Inventions That Changed the World Ingilizce Cassell Illustrated 2009 s 932 ISBN 978 1844036110 Erisim tarihi 2 Subat 2009 NASA s X 43A Scramjet Breaks Speed Recod 31 Ekim 2004 tarihinde kaynagindan Erisim tarihi 13 Haziran 2019 Scramjet hits Mach 10 over Australia Reed Business Information 17 Ekim 2015 tarihinde kaynagindan Erisim tarihi 12 Subat 2016 Dunning Craig 24 Mayis 2009 Woomera hosts first HIFiRE hypersonic test flight News Corp Australia 28 Agustos 2014 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 12 Subat 2016