Statoreactorul este un sistem de propulsie prin reactie al aeronavelor. Forta de tractiune este produsa de ejectia gazelor rezultate din arderea combustibilului in amestec cu aerul.
Este de forma unui tub, denumirea de ”stato” fiind datorata faptului ca nu are piese in miscare.
In engleza se foloseste termenul de ramjet – derivat din „ram air compression” – sau comprimarea dinamica a aerului la admisie. In general combustibilul folosit este kerosen sau alte derivate petroliere, eventual hidrogenul.
Mai in gluma, este denumit si „burlanul” zburator, sau athodyd – abreviere de la aero thermodynamic duct.
Deoarece nu dispune de compresor centrifugal sau axial, statoreactorul necesita pentru functionare o viteza minima a vehiculului aerian (M=0.5) si in consecinta nu poate porni la punct fix. In mod normal, functioneaza la viteze de minim 1000 km/h.
Decolarea si accelerarea aeronavei sa face cu un alt sistem de propulsie. Regimul optim al unui statoreactor este la viteze intre 3-6 Mach (3700-7400 km/h).
A fost folosit in aplicatii ce necesita viteza mare, realizata cu un sistem simplu: rachete de croaziera, proiectile de artilerie cu raza mare, elicoptere experimentale si cateva avioane.
Primul patent a fost inregistrat in 1913 de inventatorul francez Rene Lorin, iar in 1915 ungurul Albert Fono a propus primele proiectile cu ramjet.
In decembrie 1940 rusii au efectuat primul zbor al unui avion dotat cu statoreactoare, un Polikarpov I-15 modificat, iar ulterior au testat un YAK-7 propulsat de motoare tip DM-4.
Nemtii au avut pe planseta un avion cu aripa sageata, care nu s-a realizat practic.
Focke Wulf Ta 283
In SUA a fost testata prima data propulsia cu statoreactoare pe rachetele de croaziera Gorgon IV .
Gorgon IV
In Franta au fost realizate avioane statoreactoare incepand cu 1949, in mod deosebit de Rene Leduc : Leduc 0.10,
Leduc 022
Tot in Franta avionul Nord Griffon 1500 a atins Mach 2.19 in 1958.
Statoreactorul montat pe varful palelor de elicopter a fost testat in anii ’50 pe elicopterul YH 32.
Hiller Hornet YH 32
Statoreactoarele pot fi clasificate din punct de vedere al arderii ca fiind de tip ramjet, in care arderea are loc la regimuri subsonice si scramjet (supersonic ramjet), cu ardere in regim supersonic.
Scramjetul functioneaza optim la viteze mult mai mari, respectiv M 5-10.
In diagrama de mai jos, sunt prezentate regimurile optime de functionare pentru diverse motoare cu reactie. In general, turboreactoarele nu pot depasi viteze de M 3, intrarea in regim supersonic pentru palele compresorului fiind prohibitiva, iar temperaturile la admisie sunt prea ridicate.
In consecinta, pentru viteze de M 3-5 se foloseste ramjetul, iar pentru viteze hipersonice (M>5) este necesar scramjetul. Singurul motor a carui eficienta nu este dependenta de viteza, este motorul racheta, intrucat se bazeaza pe oxidantul aflat la bord. Statoreactoarele au in schimb avantajul folosirii aerului ca oxidant in procesul de ardere, nefiind necesar si transportul acestuia.
Statoreactoarele au fost folosite pe diverse rachete, combinand de obicei un motor racheta cu un ramjet:Bomarc. BrahMos, MBDA Meteor, Bristol Bloodhound, Bendix RIM-8 Talos, Orbital Sciences GQM-163 Coyote, North American SM-64 Navaho, P-270 Moskit, 2K12 Kub, Akash missile, Sea Dart missile, 2K11 Krug, MBDA ASMP, Hsiung Feng III, P-800 Oniks, XASM-3
Pentru avioane, cea mai celebra aplicatie a fost cea folosita pentru SR-71, probabil cel mai frumos si performant avion construit vreodata si care a zburat prima data in 1964.
Propulsia era realizata de motorul Pratt&Whitney J 58, un hibrid intre un turboreactor si ramjet, numit turboramjet, permitand zborul la viteze de pana la M 3.5. Limitarea vitezei maxime s-a datorat incalzirii structurii avionului.
Pana la viteze de M 2.4, J 58 functiona in regim de turboreactor cu postcombustie, vanele cu geometrie variabila transvazau o parte din debitul de aer de catre camera de postcombustie, motorul devenind un statoreactor.
La viteze supersonice, conul frontal al prizei de admisie genereaza o cascada de unde de soc, pentru a micsora viteza aerului si a mari presiunea statica. In interiorul prizei, sectiunea se micsoreaza, iar in zona minima se genereaza o unda de soc dreapta, care aduce aerul la viteza subsonica.
Trebuie mentionat si comportamentul diferit al fluxului de aer in regim subsonic fata de cel in regim supersonic, la trecerea printr-un ajutaj convergent-divergent.
Practic, viteza de intrare in compresor este de M 0.4 iar raportul de compresie este uimitor de 40 : 1, identic cu cel al turboventilatoarelor moderne cu eficienta maxima gen YF 120 ( F22) sau GE 90 ((Boeing 777).
Conul frontal se misca automat in functie de viteza si altitudine, similar cu cel de la MIG -ul 21.
Motorul J 58
In perioadele de glorie ale avioanelor propulsate cu motoare cu piston sau cu reactie, „mai bun” semnifica „mai rapid”. A urmat perioada avioanelor invizibile de generatia a V a, cand avantajul determinant a fost posibilitatea redusa de detectie.
Se pare ca tendinta este iarasi catre viteza, de data aceasta fiind vorba de M>5, respectiv regim hipersonic.
Pentru aceasta se folosesc motoarele tip scramjet.
Scramjetul este versiunea de ramjet in care arderea are loc in regim supersonic.
Solutia este in faza de cercetare si experimentare, existand o acerba concurenta intre americani, rusi si chinezi pentru realizarea avioanelor hipersonice.
Ca de obicei, mai multe informatii vin de la americani.
X-51 waverider, este un avion destinat cercetarii, ce a atins viteza maxima de 5.1 M in 2013, zburand circa 210 secunde.
Un avion inconjurat de mult mister este SR 72, urmasul lui SR 71, multe voci afirmand ca este momentan in teste de zbor. Propulsia este realizata tot in mod hibrid : un turboreactor pentru accelerare pana la M 3, dupa care un scramjet.
SR 72
DARPA a acordat recent firmei Aerojet Rocketdyne un contract pentru realizarea acestui tip de motor, denumit TBCC (turbine based combined cycle engine). Dezvoltarea extraordinara a sistemelor de simulare aerodinamica, noile tipuri de materiale, se pare ca vor face curand zborul hipersonic ceva obisnuit, posibil poate chiar si pentru transportul de pasageri.
Superb articol! Bine documentat, multumesc. Mai vreau!
Excelent Grigore! Si chiar la timp, pentru ca exista mari discutii cu noile rachete hypersonice ale lui Putin.
Eu descopar ca aceasta tehnologie nu este atat de noua si avangardista cum este prezentata de catre Rusia. In domeniul rachetelor, cred ca viteza are un rol mult mai mic fata de capacitatea rachetei de manevra pe durata zborului, de a identifica tinta, de a lua unele decizii independent in atacarea tintei in functie de mediul si situatia de la fata locului (sunt sigur ca exista si un limbaj tehnic pentru ce am scris eu, dar scuzati profanul de mine). Cred ca rusii si chinezii incearca sa compenseze inabilitatile rachetelor lor cu viteza.
Parca inca as merge pe un JASSM, LRASM, Tomahawk.
Nu dati cu pietre daca spun prostii! 🙂
O chestie extrema trebuie vazut manevrabilitatea la viteaza aia – Mach 5.
SR-71 avea o raza de giratie de 50-80 mile la mach 3.
Manevrabilitatea e o problema la vitezele alea, trebuie tinut cont insa si de faptul ca pasaroiul negru avea echipaj la bord deci e posibil ca sa fie limitari si din cauza asta
Multumesc pentru articol si explicatii.
Mà bucur cà ati pus si poza lui Leduc 0.22, eu am font fascinat de aspectul lui cand l-am vàzut la muzeul de la Bourget. Pàrea o navà din „viitorul” publicatiilor stiintifico-fantastice ale anilor 1960.
O singura adugare. Cursa dupa un avion mai rapid nu a fost oprita de avioane invizibile ci de rachete in anii ’70.
Daca ne uitam la rusi dupa mig 25 au mers pe un avion mai lent dar mai manevrabil su27.
Daca ne uitam la americani au retras sr71 si xb 70 valkrye si au mers pe un avion mai lent dar mai manevrabil atat la marina cat si la aviatie f14 respectiv f15.
Este adevarat ca rusii au mai dezvoltat ulterior mig 31 dar l-au dezvoltat din cauza suprafetei mari pe care trebuie sa o acopere la granita nordica nu din aceeasi dorinta de a face avioane cat mai rapide.
SR71 o bijuterie de avion. Nu pot sa cred ca acest avion a fost conceput in anii ’60.
Multumim ptr articol – o placere lectura lui.
Chiar aseara am vazut un documentar despre SR 71. L-am si inregistrat. Scopul lui a fost (pe linga experiment) spionajul, azi nu mai e necesar asa ceva, pe de o parte exista sateliti si pe de alta parte sistemele AA au evoluat si ele si ar face un SR 71 f. vulnerabil, chiar daca are mare viteza.
Anii 50-60 au fost ani in care se inova si exista curajul de a explora noi tehnologii, noi domenii. Azi parca am fi multumiti cu ce s-a realizat si se fuge cu limba scoasa dupa dolarei. Azi dezvoltarea unui avion militar dureaza decenii, in domeniul civil 30 de ani nu s-a intimplat nimic, pina a aparut Dreamliner si A 350, A 380 o f. mica revolutie.
Pe vremuri domeniul militar era o adevarata locomotiva, extrem de multe tehnologii, fly by wire, chiar si Microsoft, chiar si Internetul, au pornit de la militari. Au ajuns militarii sa ciuguleasca firimiturile de la civili. Azi luptam pt. pace, dusmanii nostri sunt codoiul si NOx. Cum zicea cineva, se fac bombe ecologice, ii vom ataca pe musulmani cu codoi.
@neamtu
exact. si eu am impresia ca omenirea a intrat intr-un moment nu de declin, dar de stagnare. pe mine unul programul spatial este cel ce am dezamageste cel mai mult sau mai degraba, lispa lui. viitorul omenirii este acolo, iar parca in ultimii 40, 50 de ani am batut batul pe loc. ca la ora actuala sa nu mai existe un vector macar la fel de puternic precum saturnul din anii 50 – 60 este un mare pas in urma. ajungi pe luna si apoi te lasi balta. avansul in aviatie parca a intrat in naftalina din anii 80…..pacat. daca as fi fost adeptul conspiratiilor, as fi zis ca omenirea este intentionat tinuta pe loc, dar cum nu sunt, nu denota decat o lipsa profunda de interes si / sau de ambitie. din acest motiv poate ce aveam nevoie, este ca firmele private sa dea un imbold in ceea ce inseamna explorarea spatiului….sper ca (,) cat de curand sa traim o noua revolutie tehnologica
Pe undeva am impresia ca tragedia ww2, crimele, foametea, bolile au tinut viu spiritul Innovator, spiritul de antreprenor… acum o ducem prea bine, grija noastra e sa ne umplem burta, sa ne dam cu parerea… nu mai avem pt. ce lupta…
aici mi se pare ca exagerati. Pur si simplu s-a schimbat atentia de pe niste ramuri ale „aerospace” cu care eram obisnuiti pe altele. Sectorul dronelor a explodat, compania lui Musk a facut chestii care pareau SF acum doar 10 ani (si are in program chestii la fel de aparent imposibile), din urma vine destul de bine compania lui Bezos, samd. In domeniul aviatiei civile lipsa de progres e doar aparenta. Faptul ca anul trecut nu s-a inregistrat NICI UN ACCIDENT MAJOR de avion de linie de pasageri mie imi spune multe. In anii 70-80 se estima pt anii 2020 un airliner picat pe saptamana.
E celebra deviza, evolutie sau revoluție? Ce spui tu sunt evoluiții, eu vorbesc de revoluții.
Musk e o exceptie, în sertarele concernele exista o mulțime de idei formidabile dar lipsește curajul.
N-a fost revolutie pe tot ceea ce tine de viteza/plafon adica domeniile in care erau mari asteptari in anii ’60-’70 – in principal din cauza relativei stagnari a tehnologiei motoarelor. In schimb au fost revolutii pe tot ce tine de comenzi/control, vehicule fara pilot de la cele care pot fi tinute intr-o mana la Global Hawk care e cat un 737, suntem la inceputul unei revolutii pe zona rachetelor spatiale. Falconul lui Musk e posibil sa reprezinte ce-a reprezentat Boeing 707 pentru aviatia civila iar New Glenn al lui Bezos ceea ce-a reprezentat 747: scaderea la 10-15% a costurilor de acces in spatiu va duce la o explozie pe piata satelitilor.
Bun articol ca de ziua mea…
Este azi Duminica?
Excelent
excelent articol, multumesc domnule Leoveanu, pana si eu am inteles acum difernta intre cele 3 tipuri de motoare.
Nu v-ati gandit niciodata sa scrie carti de popularizare a stiintei? Cand eram pe la liceu am invatat foarte multe dintr-o carte superba scrisa de Asimov, Civilizatii extraterestre.
Aveti talent, aveti cunostiinte, cuvintele va asculta 🙂
Foarte bun articolul. Explicatii logice si la obiect. Te face sa intelegi niste lucruri care nu le gasesti oriunde.
Articol foarte bine documentat, multumesc
as adauga, fara a fi specialist, ca la statoreactor, chiar daca pare un simplu tub, in partea initiala are loc comprimarea aerului care intra in motor după care urmeaza partea cu injectoarele si ajutaju in care loc destinderea
La supersonic ramjet si statoreactor hipersonic priza de admisie si partea initiala a motorului este mai complicata tocmai pt a controla eventualele turbulente care ar putea fi produse de fluxul de aer care intra in motor – fotografia din articol de la supersonic ramjet este elocventă in acest sens
Un alt articol despre un ramjet nuclear
https://www.tehnomil.net/2018/03/02/putin-atomicul/
Povestea asta rusească daca ar fi adevarata ar insemna o modificare a strategiilor ca si aceea produsă de intrarea în serviciu a alfa class, respectiv a reactoarelor nucleare folosite de acestea
Multumesc pentru aprecieri.
Vreau sa spun o poveste simpla : am vazut prima data SR 71 cand eram soldat TR in aviatia romana. Mig-urile noastre trebuiau sa il doboare !!!
Erau fotografii cu dusmanul …ca sa stie pilotii in ce trag.. (aveau Mig 17)
Daca va uitati la inceputul filmului cu motorul J 58, apar niste desene care explica cum functioneaza.
Va pot spune sincer ca acest clip m-a lamurit complet .
Pana atunci acele desene erau greu de inteles…
Avantajul multimedia.
P.S Am terminat seria plictisitoare a articolelor despre motoare
P.S.S Va urma un articol despre viteze hipersonice, caci Putin a devenit specialist si in astea !!!
Dupa parerea mea sr72 este o incercare nereusita de a gasi un inlocuitor pt sr 71
As fi preferat o forma mai futurista a sr 72, tot asa cum forma lui sr 71 a însemnat altceva fata de ce exista inainte de el
Urmașul lui sr 71, este, la mintea mea, Boeing x 37, chiar daca acesta nu utilizează propriile motoare decat in mica masura pt a ajunge la altitudinea de operare
Din nefericire atât x 37 cat si sr72 sunt aparate fara echipaj uman la bord
Viitoru este, la mintea mea, motoru nuclear care utilizează supraconductori pt a accelera fluxul de aer care intra in motor sau circula pe lângă aparatu de zbor
Nu m-as supara sa ne mai plictisiti cu niste articole despre motoare. 🙂 Dar da, hipersonicele revin in peisaj si au inceput si americanii sa se implice.
Am dat un off-topic intr-un articol precedent si intrebam despre eficacitatea Patriot in fata amenintarilor rachetelor Zircon si posibil[inca nu se stie sigur]Kinzahl(a nu se confunda cu Tor-ul navalizat).
Sunt in intarziere cu multumirile, dar mi-ati mers la inima cu articolul.
Problema cea mai mare in aviatie, nu a fost motorizarea, ci un fuselaj, care sa faca fata la solicitarile imense, impuse de vitezele trisonice.
De pilda fuselajul de pe Mig 25, avea un scut termic, care sa il protejeze de caldura degajata de motoare, acoperit cu un strat de argint, cu o grosime de 30 microni si o greutate de 5kg. Acesta absorbea doar 3-5% din caldura degajata de motor, protejand astfel structura avionului.
Fuselajul in sine era alcatuit din 80% otel termorezistent VNSZ, 8% titan, 11% duraluminiu D19 si 1% alte materiale. Asamblarea s-a facut prin sudura in puncte(1.4 milioane pct. sudura), reprezentand 50% din asamblare, 25% din asamblare, prin sudura liniara in argon si nituire 24%.
Ca reper, Mig 21, la viteza 2.05 mach, atinge in unele pct. temperatura de 110°, iar fuselajul Mig 25, atinge 300° la 3 mach.
Informatiile de mai sus sunt preluate din revista TOP GUN Special. Articolul, nu a avut un autor pe care sa il citez, fiind asumat de redactia revistei.
Indiferent de motorizarea aleasa, fuselajul va pune o frana puternica in dezvoltare. Conceptele dezvoltate pana acum au avut ca puncte slabe, costurile imense si durata scurta de viata.
Va astept cu articolele viitoare si va multumesc inca o data.