Λονδίνο - Σίδνευ σε 90 λεπτά

Η ενσωμάτωση των κινητήρων "scramjet" στα επιβατικά αεροσκάφη, αποτελεί ένα όνειρο για όσους ασχολούνται με την αεροναυπηγική από τη δεκαετία του 1950. Η ονομασία τους προέρχεται από τις αγγλικές λέξεις "supersonic combustion ramjet" και διακρίνονται για την απλή μηχανολογική τους σχεδίαση. Κυριότερο χαρακτηριστικό τους είναι η παντελής έλλειψη κινητών μερών, με αποτέλεσμα την αυξημένη αξιοπιστία και την ανάπτυξη υψηλών υπερηχητικών ταχυτήτων που ξεπερνούν τα 5 Mach (Mach = η ταχύτητα του ήχου). Ορισμένοι ερευνητές που έχουν ασχοληθεί εκτενώς με τη συγκεκριμένη τεχνολογία, υποστηρίζουν ότι το τελικό όριο ταχύτητας που μπορεί να επιτευχθεί βρίσκεται ακόμη ψηλότερα, προσεγγίζοντας ή και ξεπερνώντας τα 10 Mach.

Σε αντίθεση με τα παραπάνω πλεονεκτήματα, το μεγαλύτερο πρόβλημα που παρουσιάζει η επαναστατική αυτή σχεδίαση που πρωτοεμφανίστηκε στις δεκαετίες του 1950 και 1960, επικεντρώνεται στη δυσκολία που παρουσιάζει ο έλεγχος ανάφλεξης των καυσίμων στο εσωτερικό του κινητήρα. Πριν όμως αναφερθούμε στις αλλαγές που ενσωματώνουν οι κινητήρες "scramjet", θα πρέπει να περιγράψουμε εν συντομία τις βασικές αρχές λειτουργίας των συμβατικών "turbofan" κινητήρων.

Αρχές λειτουγίας

Ο κινητήρας που αναλαμβάνει την προώθηση ενός Boeing 747, λειτουργεί αναμειγνύοντας με καύσιμο τον αέρα που προέρχεται από κατάλληλες εισαγωγές που διαθέτει. Κατόπιν, το μίγμα που προκύπτει αναφλέγεται και εκτονώνεται με μεγάλη πίεση προς τα πίσω, παράγοντας την απαιτούμενη ώθηση. Οι έλικες που βρίσκονται στο εμπρός μέρος του κινητήρα χρησιμοποιούνται για τη συμπίεση του αέρα πριν την ανάμιξή του με καύσιμο, έτσι ώστε η ανάφλεξη του μίγματος να είναι όσο το δυνατόν πιο αποδοτική. Η λειτουργία των κινητήρων αυτών αποδεικνύεται επαρκής για μικρές σχετικά ταχύτητες, όμως σε περίπτωση που το αεροσκάφος πρέπει να ξεπεράσει τα 2 Mach χρησιμοποιούνται κινητήρες "ramjet".

Η κυριότερη διαφορά σε σχέση με τους "turbofan", εντοπίζεται στην έλλειψη κινητών μερών (έλικες) που να αναλαμβάνουν την συμπίεση του εισερχόμενου αέρα. Η λειτουργία αυτή επιτυγχάνεται από την ίδια την κίνηση του αεροσκάφους, αφού σε υπερηχητικές ταχύτητες πτήσης ο αέρας εισέρχεται με τεράστια ορμή στον κινητήρα και "αυτοσυμπιέζεται". Όπως είναι φυσικό, οι κινητήρες "ramjet" δεν μπορούν να λειτουργήσουν σε μικρές ταχύτητες πτήσης και για το λόγο αυτό χρησιμοποιούνται κυρίως για την προώθηση πυραύλων, που αρχικά εκτοξεύονται με συμβατικές μεθόδους. Μία από τις εξαιρέσεις στον κανόνα αυτό, αποτελεί το θρυλικό κατασκοπευτικό αεροσκάφος SR-71 "Blackbird". Ο "turbo-ramjet" κινητήρας που το εξοπλίζει, αναλαμβάνει την επιτάχυνσή του έως τα 3,3 Mach, ενώ το μέγιστο ύψος που επιτυγχάνει ανέρχεται σε 85.000 πόδια ή 26.000 μέτρα.

Παρόλο που ο συγκεκριμένος τύπος κινητήρα αρκεί για να επιτύχει ταχύτητες έως και 4 Mach, από εκεί και πέρα η απόδοσή του μειώνεται δραματικά. Αυτό συμβαίνει γιατί ο αέρας που διέρχεται μέσα από τον κινητήρα θα πρέπει να επιβραδυνθεί σε υποηχητικές ταχύτητες μέσω κατάλληλων διατάξεων, έτσι ώστε η ανάφλεξη του μίγματος με καύσιμο που ακολουθεί να είναι αποδοτική. Λύση στο συγκεκριμένο πρόβλημα δίνουν οι κινητήρες "scramjet", όπου η ταχύτητα του αέρα μέσα στον κινητήρα παραμένει υπερηχητική. Παρόλο που η σχεδίαση αυτή υπόσχεται ταχύτητες έως και 10 Mach, ο έλεγχος του μίγματος αέρα και καυσίμου υπό αυτές τις συνθήκες είναι εξαιρετικά δύσκολος και αποτελεί μία πραγματική μηχανολογική πρόκληση. Οι κινητήρες "scramjet" είναι σημαντικά ελαφρύτεροι σε σχέση με τους συμβατικούς, ενώ το μεγαλύτερο μέρος του προωστικού υλικού, με τη μορφή οξυγόνου, προέρχεται από τον ατμοσφαιρικό αέρα. Το οξυγόνο αυτό εισέρχεται στον κινητήρα, συμπιέζεται και αναμιγνύεται κατάλληλα με μικρή ποσότητα υδρογόνου. Η διαδικασία αυτή αποδεικνύεται αποδοτική μόνο στην περίπτωση που το αεροσκάφος κινείται με ταχύτητα που υπερβαίνει τα 5 Mach, γεγονός που σημαίνει ότι θα πρέπει κάποιος άλλος κινητήρας να αναλάβει την πρόωσή του μέχρι την ταχύτητα αυτή.

Γ.Ανδρουλάκης - Οκτώβριος 2002