Каковы преимущества использования прямоточного воздушно-реактивного двигателя в ракете класса «воздух-поверхность»?

Ракета с ракетным двигателем несет и топливо, и окислитель, причем окислитель является более тяжелой частью. Например, для полного сгорания грамма реактивного топлива требуется почти 3,4 грамма кислорода! Увеличение топливной нагрузки требует также увеличения мощности, что означает еще больше топлива, и это ограничивает практическую дальность полета ракеты.

Прямоточные воздушно-реактивные двигатели дышат воздухом, поэтому им не нужно нести окислитель, а это означает, что то же количество топлива дает им значительно большую дальность полета. Плюс другие составляющие воздуха, а также дополнительный воздух, который движется и нагревается в двигателе, добавляют к доступной реактивной массе, еще больше увеличивая тяговую эффективность.

Большая дальность означает, что самолет может запустить ракету дальше и избежать попадания в зону действия средств защиты, расположенных вокруг цели, что может иметь значение между возможностью атаковать хорошо защищенную цель или нет, поэтому стоит заплатить, чтобы иметь некоторые средства защиты. запас.

Также обратите внимание, что прямоточный воздушно-реактивный двигатель только сложнее и дороже, чем твердотопливный ракетный двигатель. По сравнению с ракетой на жидком топливе она проще, потому что ей нужен только легкий в обращении керосин, а ракетам на жидком топливе нужен либо жидкий кислород, либо такие неприятные вещества, как перекись или гидразин. Он также проще по сравнению с полным ТРДД или ТРД (для разгона обычно используется небольшой твердотопливный ускоритель).

Ответ Яна Худека здесь довольно хорош, но я бы добавил, что это больше, чем просто окислитель, это идея с ПВРД, которая:

1) В качестве рабочей массы можно использовать сам воздух из атмосферы. По той же причине авиалайнеры и другие самолеты не используют ракетные двигатели для движения. В отличие от ракетного двигателя, который требует, чтобы транспортное средство собирало всю массу, используемую для создания тяги, в ПВРД все, что нужно, — это топливо, которое вступает в реакцию с кислородом в атмосфере для нагревания воздуха, проходящего через ядро ​​двигателя. В результате у самолета гораздо большая дальность полета, чем у ракетного двигателя, который может гореть только в течение короткого времени, прежде чем перейти в баллистический полет без двигателя и быстро замедлиться из-за атмосферного сопротивления.

2) Прямоточные воздушно-реактивные двигатели не имеют движущихся частей, что делает их простыми, надежными и легкими в отличие от реактивных двигателей или ракетных двигателей на жидком топливе.

3) ПВРД безопаснее ракет на жидком топливе из-за отсутствия на борту окислителя.

4) Прямоточные воздушно-реактивные двигатели обеспечивают хорошие характеристики на сверхзвуковых скоростях, т.е. в диапазоне от 2 до 5 Маха, придавая ракете большое количество ударной или кинетической энергии по цели и снижая способность противника уклоняться от ракеты.

Недостатком Ramjets является то, что они не будут работать на более низких скоростях. Для этого требуется другой тип двигательной установки, такой как ракетный ускоритель на твердом топливе, чтобы разогнать ракету до ее крейсерской скорости, прежде чем ПВРД сможет зажечь и продолжить полет.

Простота силовой установки приводит к экономии средств, но при использовании прямоточного воздушно-реактивного двигателя в ракете есть компромиссы. Причина, по которой в большинстве авиационных ракет не используются прямоточные воздушно-реактивные двигатели, заключается в том, что такую ​​ракету необходимо разогнать до достаточной скорости, чтобы двигатель начал создавать тягу.

«Самолет с прямоточным воздушно-реактивным двигателем требует другого типа силовой установки, чтобы разогнать его до скорости, при которой прямоточный воздушно-реактивный двигатель способен создавать тягу. воздушная скорость достигает примерно 0,5 Маха. Даже при этой скорости эффективность очень низкая, и пиковая эффективность не будет достигнута до достижения сверхзвуковой скорости в области 3 Маха».

Это означает, что такую ​​ракету могут нести только самолеты, которые могут летать со скоростью 0,5 Маха или выше, или они должны быть оснащены какими-либо другими силовыми установками для ускорения ракеты, чтобы ПВРД мог начать работать. Гораздо проще оснастить его ракетным или газотурбинным двигателем, в зависимости от требований конструкции.

Это немного странный вопрос, так как по большей части прямоточный воздушно-реактивный двигатель является не альтернативой ракетному двигателю для ПКР, а альтернативой ТРД или ТРДД.

В целом ракеты обычно используются в оружии малой дальности (как правило, на полубаллистических траекториях), тогда как крылатые ракеты (использующие аэродинамическую подъемную силу для полета) используют различные типы реактивных двигателей для движения. Несколько старых крылатых ракет (особенно противокорабельных) используют ракеты, такие как ракеты Styx/Silkworm и старые Exocets.

Для крылатой ракеты большой дальности прямоточный воздушно-реактивный двигатель обеспечивает соотношение затрат и выгод по сравнению с другими реактивными двигателями, как и следовало ожидать — больше топлива означает большую ракету, но более высокая скорость затрудняет перехват. Быстрый полет также усложняет управление (читай, расходы), а дополнительный нагрев (наряду с необходимостью летать выше) сводит на нет некоторые преимущества перехвата. Между Востоком и Западом существуют явные разногласия по поводу того, стоит ли это того: советское/российское оружие имеет тенденцию к большому и очень быстрому (с прямоточным воздушно-реактивным двигателем), тогда как западные ракеты, как правило, меньше и дешевле и избегают перехвата за счет малозаметности и увеличения количества запущенных ракет. .

Скорость, размер и стоимость. Ракетные двигатели меньше и быстрее, чем любой воздушно-реактивный двигатель. Оглядываясь назад, это был бы нормальный двигатель для умной ракеты, которая может отслеживать более медленные истребители, такие как быстрые беспилотники.

Преимущество в том, что ваша ракета воздух-поверхность может быть сверхзвуковой и работать на дешевом бензине. BOMARC ВВС США был оснащен прямотопорным реактивным двигателем «земля-воздух», способным развивать скорость более 2 Маха. До рабочей скорости они разгонялись с помощью простых твердотопливных ускорителей. Их можно было легко преобразовать в воздух-поверхность, запуская с самолета, движущегося с достаточной скоростью.

Но, увы, ракеты класса «земля-воздух» намного быстрее, а приближающийся сверхзвук, хоть и намного быстрее, чем медленный стелс, будет обнаружен гораздо раньше.

Однако прямоточные воздушно-реактивные двигатели могут вернуться, если они будут применяться к сверхзвуковым грузовым или пассажирским самолетам. Марквардт, если они еще здесь, возможно, стоит позвонить.