Un motor estatorreactor de combustión inducida por choque (abreviado como shcramjet ; también llamado motor de onda de detonación oblicua ; también llamado estatorreactor de detonación oblicua estacionaria (sodramjet) ; [1] o simplemente denominado motor estatorreactor de choque ) es un concepto de motor estatorreactor de respiración de aire , propuesto para ser utilizado en aplicaciones de propulsión hipersónica y/o de una sola etapa a órbita . [2]
La geometría del motor shcramjet es simple y similar a la del estatorreactor de combustión supersónica , variando solo en el diseño de la cámara de combustión . El motor incluye una entrada supersónica seguida de una cámara de combustión y una tobera , respectivamente. El diseño de la entrada es similar al de un estatorreactor de combustión supersónica, en el que toda la estructura de la nariz se utiliza como entrada. La combustión en un shcramjet puede ocurrir en combustión inducida por choque o combustión por detonación, dependiendo de la fuerza del choque inductor . Si la ignición ocurre lo suficientemente aguas abajo como para que el proceso de combustión resultante no influya en el choque precedente, se dice que la combustión es inducida por choque. Sin embargo, para reacciones extremadamente rápidas, la ignición ocurre cerca de la onda de choque precedente y la combustión se acopla con la onda de choque y forma una onda de detonación . [3] Por lo tanto, el estatorreactor de onda de detonación, o motor de onda de detonación oblicua, es un caso particular de shcramjet.
Aunque las ondas de choque y detonación están relacionadas con una alta pérdida de presión durante la combustión, la pérdida de presión total teórica asociada con la cámara de combustión del estatorreactor se aproxima a la del motor estatorreactor a números de Mach crecientes. [ cita requerida ] Este hecho, junto con la geometría más simple del motor con el aumento concomitante en las eficiencias de los componentes, da como resultado un rendimiento previsto superior a números de Mach de vuelo superiores a 12. [ cita requerida ]
Este motor canaliza una mezcla de aire y combustible a velocidades hipersónicas (más de cinco veces la velocidad del sonido ) hacia una rampa, lo que crea una onda de choque. Esta onda de choque calienta la mezcla y hace que detone, expulsando gases de escape. Este método quema casi el 100% del combustible. En teoría, la velocidad del vehículo podría alcanzar 17 veces la velocidad del sonido. [4]
Un desafío crítico es confinar la detonación en un área pequeña, sin permitir que dirija la energía hacia la fuente de combustible o hacia abajo, donde pierde fuerza. En 2021, un dispositivo experimental mantuvo una detonación en una ubicación fija durante 3 segundos, mucho más tiempo que los intentos anteriores. [4] [5]
Un motor shcramjet es similar a un motor estatorreactor ; sin embargo, a diferencia del modo difusivo de combustión en un motor estatorreactor, la combustión del motor shcramjet tiene lugar a través de una delgada región de ondas de choque oblicuas estacionarias y/o de detonación estabilizadas sobre una cuña, cuerpo romo, etc. Dado que la combustión está confinada a una región estrecha a través de la onda de ignición, la longitud de la cámara de combustión en un shcramjet puede ser significativamente más corta que la del estatorreactor, que requiere una cámara de combustión larga para la mezcla completa de combustible y aire y la combustión. Además, se cree que el shcramjet tiene un mejor rendimiento propulsivo general que el estatorreactor a números de Mach más altos , especialmente por encima de Mach 12. Investigaciones recientes han estipulado que el shcramjet, junto con sus otras variantes de respiración de aire, puede actuar como un sistema de propulsión de vehículos de alta velocidad eficiente para vuelos SSTO. [6] Estas ventajas potenciales han atraído una investigación sustancial sobre aplicaciones propulsivas, así como sobre los fenómenos físicos fundamentales. [7]
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