シュクラムジェット

衝撃誘起燃焼ラムジェットエンジン（略してシュクラムジェット、斜爆波エンジン、定在斜爆ラムジェット（ソドラムジェット）とも呼ばれる、^{[1]または単に}ショックラムジェットエンジンと呼ばれる）は、空気吸入式ラムジェットエンジンの概念であり、極超音速および/または単段軌道投入推進用途に使用することが提案されている。 ^[2]

スクラムジェットエンジンの形状は単純で、スクラムジェットに似ており、燃焼器の設計のみが異なる。エンジンには、超音速の吸気口があり、その後に燃焼室とノズルがそれぞれ配置されている。吸気口の設計はスクラムジェットに似ており、機首構造全体が吸気口として使用されている。スクラムジェットの燃焼は、誘発衝撃の強さに応じて、衝撃誘起燃焼またはデトネーション燃焼で発生する。点火が下流で十分発生し、その後の燃焼プロセスが先行する衝撃に影響を与えない場合、その燃焼は衝撃誘起燃焼であると言われる。しかし、極めて高速な反応では、点火は先行する衝撃波の近くで発生し、燃焼が衝撃波と結合してデトネーション波を形成する。^[3]したがって、デトネーション波ラムジェット、または斜めデトネーション波エンジンは、スクラムジェットの特殊なケースである。

衝撃波とデトネーション波は燃焼中の高圧損失に関係しますが、スクラムジェット燃焼器に関連する理論的な全圧力損失は、マッハ数が増加するにつれてスクラムジェットエンジンの圧力損失に近づきます。^{[引用が必要]}この事実と、よりシンプルなエンジン形状とそれに伴う部品効率の向上により、飛行マッハ数が 12 を超えると優れた予測性能が得られます。^{[引用が必要]}

このエンジンは、空気と燃料の混合物を超音速（音速の5倍以上）で傾斜路に送り込み、衝撃波を発生させます。この衝撃波により混合物が加熱され、爆発して排気ガスを排出します。このような方法では、燃料のほぼ100%が燃焼します。理論上、車両の速度は音速の17倍に達する可能性があります。^[4]

重要な課題は、爆発を狭い範囲に限定し、エネルギーが燃料源に向かって上流に向かったり、力が失われる下流に向かったりしないようにすることです。2021年に実験装置が固定された場所で3秒間爆発を維持しましたが、これは以前の試みよりもはるかに長い時間でした。^{[4] [5]}

シュクラムジェット エンジンはスクラムジェットエンジンに似ていますが、スクラムジェット エンジンの拡散燃焼モードとは異なり、シュクラムジェット エンジンの燃焼は、くさび、鈍体などの上で安定化された定在斜め衝撃波および/またはデトネーション波の薄い領域全体で発生します。燃焼は点火波を横切る狭い領域に限定されるため、シュクラムジェットの燃焼器の長さは、燃料と空気の完全な混合と燃焼のために長い燃焼器を必要とするスクラムジェットよりも大幅に短くできます。また、シュクラムジェットは、特にマッハ 12 を超える高マッハ数では、スクラムジェットよりも全体的な推進性能が優れていると考えられています。最近の研究では、シュクラムジェットは、他の空気呼吸型とともに、SSTO 飛行用の効率的な高速車両推進システムとして機能できることが規定されています。^[6]これらの潜在的な利点は、推進用途だけでなく基本的な物理現象についてもかなりの研究を集めています。^[7]