Повітряно-реактивні двигуни
Пульсуючі реактивні двигуни ( англ. Pulse jet)
У пульсуючому повітряно-реактивному двигуна спалювання паливо-повітряної суміші в камері згоряння здійснюється циклами-пульсаціями. Цей двигун має більший питомий імпульсом в порівнянні з ракетними двигунами, але поступається за цим показником турбореактивних двигунів. Істотним обмеженням є також те, що цей двигун вимагає розгону до робочої швидкості 100 м / с і його використання обмежене швидкістю порядку 250 м / с.
Пульсуючий двигун відносно простий по конструкції і в виробництві, тому він одним з перших став застосовуватися на ракетах повітря-поверхня. У 1944 році Німеччина почала застосування ракет «поверхня-поверхня» великої дальності Fi-103 (ФАУ-1) при бомбардуваннях Великобританії. Після захоплення союзникам стартових майданчиків, німецькі вчені розробили систему повітряного старту даних ракет. Результати цих розробок зацікавили США і СРСР. Було розроблено ряд досвідчених і експериментальних зразків. Спочатку основна проблема ракет «повітря-поверхня» полягала в недосконалості інерціальної системи наведення, точність якої вважалася хорошою, якщо ракета з дальністю в 150 кілометрів потрапляла в квадрат зі сторонами 3 кілометри. Це призвело до того, що з боєзарядів на основі звичайного вибухової речовини дані ракети мали низьку ефективність, а ядерні заряди в той же час мали ще занадто велику масу (кілька тонн). Коли з’явилися компактні ядерні заряди, вже була відпрацьована конструкція більш ефективних турбореактивних двигунів. Тому пульсуючі повітряно-реактивні двигуни не отримали широкого розповсюдження.
Представники ракет
 Fi-103 10Х · 14х · 16Х JB-2
- Турбореактивні двигуни ( англ. turbojet engine))
Основною відмінністю турбореактивного двигуна від пульсуючого є наявність компресора, який стискає вхідне повітря. Компресор приводиться в обертання турбіною, яка стоїть за камерою згоряння і працюючої за рахунок енергії продуктів згоряння. Така конструкція дозволяє ТРД працювати з нульовими швидкостями. При наявності форсажною камери, ці двигуни застосовуються на швидкостях до 3М. Обмеження пов’язане з тим, що на швидкостях в діапазоні 2-3М турбореактивний двигун не має вирішальних переваг в порівнянні з прямоточним повітряно-реактивним двигуном. Починаючи зі швидкостей 2М більший внесок в тягу починає створювати форсажною камера або спеціально застосовуваний другий контур, за конструкцією схожий з прямоточним двигуном. Перевага сверхзвуковго ТРД порівняно з ПВРД проявляється при необхідності розгону з околонулевой швидкостей, що на відміну від ракет «поверхня-поверхня», для ракет «повітря-поверхня» є не настільки важливим. ТРД досить складні по конструкції і в експлуатації, мають більшу вартість, ніж РДТТ. Тому найбільше поширення ці двигуни отримали на ракетах середньої і великої дальності.
Представники
- КС-1 Комета · Х-35 · Х-55 · Х-65
- AGM-28 · AGM-84 «Гарпун» · AGM-86 · AGM-129 ACM
- Прямоточні повітряно-реактивні двигуни ( англ. Ramjet)
Прямоточний повітряно-реактивний двигун (ПВРД), конструктивно є найпростішим ВРД. Існують ПВРД для дозвукових і надзвукових швидкостей набігаючого потоку. Дозвукові прямоточні двигуни мають занадто низькими характеристиками в порівнянні з ТРД і працездатні при швидкостях набігаючого потоку більше 0,5 М . У силу цього вони не набули поширення. У надзвуковому ПВРД вхідний пристрій гальмує набігаючий потік повітря до дозвуковой швидкості. У камері згоряння відбувається змішання повітря з паливом і його спалювання. Продукти згоряння виходять через сопло. До швидкостей близько 1,5 М ПВРД малоефективний, тому на практиці на таких швидкостях не застосовується. Верхня межа швидкості 5 М пов’язаний з поняттям теплового бар’єру для конструкції двигуна. При гальмуванні набігаючого потоку, що потрапляє в двигун, він нагрівається. Величину виникають теплових навантажень може дати поняття температури гальмування потоку - це температура до якої буде нагрітий потік при його гальмуванні до 0 швидкості. На висоті 20км і швидкості 5 М ця величина складе 1730К. Звичайно, повітряний потік не гальмується до 0 швидкостей і протікають процеси набагато складніше (необхідно враховувати процес теплообміну з літальним апаратом і зовнішнім середовищем і т.п.). Але якщо врахувати підвищення температури в камері згоряння двигуна за рахунок горіння палива, то нагрівання виходить вищою термічної стійкості матеріалів двигуна. При нагріванні матеріали втрачають свою міцність, тому допустимі температури нагріву для алюмінієвих сплавів становлять 400К, для титанових сплавів - 800К, для жароміцних сталей - 900К. На даний момент навіть застосування спеціальних жароміцних сплавів і покриттів не дозволяє створити ПВРД для швидкостей набігаючого потоку вище 5 М . Найбільшого поширення набули двигуни для швидкостей польоту близько 2-3 М . Конструктивно вони можуть виконуватися на рідкому паливі або на твердому. Рідкопаливний ПВРД використовує паливо і систему його упорскування, схожу з застосовуваними на ТРД. В твердопаливних ПВРД використовується тверде паливо сумішеве з компонентів, схожих з вживаними для РДТТ. Для ПВРД сумішеве паливо виготовляється з недоліком окислювача. При його згорянні виходять продукти згоряння, які потім, після змішування з поступає ззовні повітрям, допалюються в камері згоряння.
Представники
- Х-31 · Х-41 «Москіт» · Х-61
 ASMP
- Гіперзвукові прямоточні ракетні двигуни ( англ. scramjet)
Макет гіперзвукового прямоточного повітряно-реактивного двигуна
Принцип роботи гіперзвукового прямоточного ракетного двигуна (ГПВРД), подібний надзвуковому прямоточному двигуну. Основною відмінністю є те, що горіння палива здійснюється не в дозвуковом, а в надзвуковому потоці повітря. Це допомагає вирішити проблему теплового бар’єру, але тягне за собою значне подовження камери згоряння. Одним з варіантів вирішення даної проблеми є ГПВРД із зовнішнім горінням, коли камера згоряння відсутній. У цьому випадку роль вхідного пристрою, камери згоряння і сопла грає нижня поверхня літального апарату. Цей тип двигунів є одним з найскладніших в реалізації, але обіцяє величезні перспективи. У СРСР цей тип двигуна існував тільки на рівні експериментальних зразків. У США на даний момент ведуться роботи зі створення гіперзвукової ракети Х-51 в рамках програми Prompt Global Strike .
- Х-51
|
