الهندسة والآليات > المحركات
المحركات رام جت و السكرام جت
المحرك النفاث التضاغطي (ramjet engine) يعتمد في مبدأ عمله على ضغط الهواء الداخل إلى المحرك باستخدام جسم الطائرة نفسه, دون وجود قطع متحركة لضغطه كالمراوح و التوربينات المجودة في المحرّكات النفاثة العاديّة. لتحقيق هذا الضغط العالي يجب أن يكون الجسم الحامل للمحرك قد وصل إلى سرعة دنيا قبل تشغيل المحرّك , و لذلك فإنه يستخدم في بداية حركته معززات صاروخية أو محرّكات نفّاثة أو يتم حمله على طائرة لتوصله إلى تلك السرعة الدنيا ,و هذا يعد من أهم الفوارق بين المحرك النفاث التضاغطي و المحركات النفاثة التقليدية. حيث أنّ النفاثة التقليدية قادرة على العمل من حالة السكون , و إن استمرار عمل المحرّك التضاغطي أثناء الطيران يعتمد على إبقاء سرعة الطائرة فوق الحد الأدنى . و كما نلاحظ من الصورة فإن المحرك التضاغطي لا يحتوي على قطع متحرّكة كالمراوح أو توربينات, ممّا يؤدي إلى تخفيف الوزن و قلّة تعقيده , و تخفيض عدد القطع المعرّضة للتوقف خلال العمل.
هناك أنواع مطوّرة للمحركات التضاغطيّة , كالمحرّك النفاث التضاغطي الفوصوتي (الفوق صوتي) المدعى بالسكرام جيت.(Supersonic-combustion ram jet engine – scram jet engine)
في محرّك الرام جيت, يتم خفض سرعة الهواء الداخل إلى المحرّك إلى سرعة أقل من سرعة الصوت, بعدها يتمّ الإحتراق في الداخل ليخرج هواء العادم من الخلف.
أما في محرّك السكرام جيت: تكون سرعة الهواء الداخلة إلى المحرك أكبر من سرعة الصوت (لهذا سمّي بالفوصوتي), و يحترق الهواء داخل المحرّك و هو في هذه السرعة العالية, ليخرج من الخلف بسرعة كبيرة جداّ تدفع الطائرة إلى الأمام بقوة.
يعمل محرك الرام بكفاءة عند سرعات تقارب ال 3 ماخ ( 1 ماخ = سرعة الصوت و تساوي 1236 كم/سا), و ممكن أن يعمل حتى سرعات تصل إلى 6 ماخ). أما السكرام جيت فيمكن نظرياّ أن يعمل بكفائة عالية عند سرعات عالية قد تصل إلى 12ماخ أو 24 ماخ! و قد وصلت سرعته خلال التجارب على طائرة Boeing X-51A إلى 4.5 و 5.1 ماخ, حيث استطاع هذا النموذج التحليق لمدّة 300 ثانية في آخر رحلة تجريبية له في الأوّل من أيّار عام 2013.
لهذا المحرك ثلاث أقسام رئيسية : فوهة دخول الهواء مخروطيّة الشكل متقاربة يتم فيها ضغط الهواء و إبطاؤه , حجرة الاشتعال حيث يتم حرق مزيج الوقود وأوكسجين الهواء المظغوط لإنتاج حرارة عالية , و فوهة النفث مخروطية الشكل متباعدة حيث يتم خروج الهواء الساخن بسرعة كبيرة جدّا لتوليد الدفع.
على الرغم من أن مبدأ عمل المحرّك النفاث التضاغطي بسيط جدّا , إلّا أن تطبيقاته العملية تواجهها صعوبات تقنيّة تتمثّل في قوّة الممانعة الكبيرة للهواء عند وصول الأجسام إلى سرعات عالية جدّا , بالإضافة لارتفاع درجة حرارة الجسم الطائر نتيجة ذلك الاحتكاك . أمّا المحرّك فيمكن أن يعاني أيضا من ارتفاع كبير في درجة الحرارة , بالإضافة إلى أنّ الرحلات الطويلة التي تتطلّب استمرار حقن الوقود في حجرة الاشتعال ومزجه مع هواء سرعته تفوق سرعة الصوت بعدّة مرات و من ثمّ حرقه خلال عدّة أجزاء من الألف من الثانية يعتبر تحدّيا حقيقيا. في ال X-51 يعمل محرك السكرام جيت على وقود JP-7, و هو وقود ثابت حرارياً و نقطة الوميض له عالية (نقطة الوميض-Flash point لسائل سريع الاشتعال: هي أدنى درجة الحرارة يمكن أن يشكل عندها مزيج قابل للإشتعال مع الهواء), وارتفاع نقطة الوميض له جعلت المصممين يستخدمونه لتبريد الطائرة, حيث تلتف أنابيب الوقود حول حجرة الإحتراق عدة مرّات لتمتص الحرارة الزائدة.
هل سيكون هذا النوع من المحركات عصب حياة المستقبل , أم أنه سيتم التخلّي عنها في المستقبل القريب لحساب تكنولوجيا أكثر تطوّرا و كفاءة و سهولة ؟
المراجع :
فيديو رائع عن تجربة ال x-51 :
مرجع الصورة : هنا
