ラムアクセラレータ

ラム加速器は、ラムジェットまたはスクラムジェットの燃焼プロセスに基づくジェットエンジンのような推進サイクルを使用して、発射体または単一の発射体を超高速に加速する装置です。この技術により、ロケット以外の宇宙打ち上げが可能になると考えられています。

これは、可燃性ガスの混合物が満たされた長いチューブ (バレル) と、ガスを封じ込めるための破砕可能な隔膜の両端で構成されています。発射体は別の手段 (軽ガス銃やレールガンなど) によって超音速で最初の隔膜を通過してチューブ内に発射されます。次に、発射体はラムジェットまたはスクラムジェットのコアのような形状であるため、ガスを燃料として燃焼し、ジェット推進で加速します。速度が上がると、他の物理法則が作用します。

説明

通常のラムジェットでは、スパイク状のセンターボディと外側のカウリングの間で空気が圧縮され、燃料が加えられて燃焼し、高速排気ガスがノズルから超音速で膨張して推力を生成します。ラム加速器では、ラムジェットのセンターボディに似た形状の発射体が（多くの場合、従来の銃から）加速器バレルに発射され、発射体とバレルの壁の間で圧縮が起こります。バレルには、予混合されたガス状の燃料と空気の混合物が含まれています。ラム加速器の発射体が燃料と空気の混合物を圧縮すると、点火され、発射体の底部で燃焼が安定します。結果として生じる圧力差によって、発射体を管内マッハ数 8 以上に加速できる膨大な推力が生成されます。したがって、音速1000 m/s の推進剤混合物 (燃料が豊富な H ₂ -O ₂混合物など) を使用すると、8000 m/s を超える銃口速度が可能になります。

一般的なラム加速システムでは、広範囲に及ぶため、音速の異なる推進剤を使用した複数のステージを使用して高性能を維持しています。推進剤ステージを分離するために、発射体によって簡単に穴があく膜またはダイヤフラムが使用されています。各セクションには、後のセクションの音速が速くなるように選択された異なる燃料と空気の混合物が充填されています。そのため、ラムは加速期間全体を通じてマッハ3～5 (通過する混合物に対して) の最適速度を維持できます。超音速燃焼モードを使用するように最適化されたラム加速器は、超音速で移動している燃料を燃焼できるため、さらに高い速度 (マッハ 6～8) を生成できます。

テスト

スクラムジェット弾は1960 年代にHARP プロジェクトでテストされました。 ^{[引用が必要]}

利点

ラム加速器が従来の銃に勝る主な利点は、その拡張性です。通常の銃では、最大圧力は装薬点火時に発生します。発射体が銃身内を移動するにつれて、背後のガスが膨張して発射体の加速量が減少し、最終的には銃身を長くする意味がなくなるほど小さな値に達します(内部弾道の記事を参照)。ラム加速器を使用すると、発射体は主に、発射体のすぐ後ろで燃焼する推進ガスの反応によって発生する圧力によって推進されます。これにより、銃と発射体自体の両方に一定の圧力がかかります。その結果、従来の銃よりもはるかに長い銃身が可能になり、発射体に強力で一定の加速を提供します。

用途

ラム加速器は、ペイロードを宇宙に打ち上げる安価な方法として提案されている。衝撃的に打ち上げられる発射体は、軌道投入のために軌道を円形にする何らかの手段を必要とするため、1960年代にHARP計画で設計されたようなロケットが通常、発射体に組み込まれる。多段式ロケット発射体の場合、2004年の打ち上げコストは1キログラムあたり500ドルと推定された。^[^要出典^]

ラム加速器技術は、静止および移動中の脅威に対する超長距離攻撃および迎撃能力などの軍事用途にも想定されています。発射体が加速して非常に高速で移動するという事実は、対艦戦闘の完璧な代替手段となり、防衛システムを回避する能力を与えます。レールガンなどのシステムだけが、警戒レベルの高い脅威に対するこのような攻撃能力を持つことができます。このような発射体をレールガン自体に統合して、より低コストでさらに高い加速を可能にし、さまざまなターゲットに対して効果的に使用できます。

直接宇宙打ち上げ用途のラム加速器に関連する技術としては、2段式ガス銃（SHARP）、多重側壁噴射ガス銃（JVL）、レールガン、コイルガンなどがあります。

ラム加速器は現在、主に超音速燃焼の研究に使用されています。スクラムキャノンの SF兵器は、ラム加速器からヒントを得ました。

参照

外部リンク

米国特許 10132578、Carl Knowlen、Adam Bruckner、Andrew J. Higgins 他、「バッフルチューブラム加速器」、2018 年 11 月 20 日発行、ワシントン大学に譲渡
ラム加速器 | ワシントン大学、2018年9月3日にオリジナルからアーカイブ、 2018年12月7日に取得
ポープ、グレゴリー T. (1994 年 3 月 1 日)、「Ramming Speed」、Discover Magazine 、 2009 年 2 月 13 日閲覧