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理系大学生のためのスクラムジェットエンジン入門
第２講 スクラムジェットエンジンの優位性
第１講同様「スクラムジェット機超入門」の図２．４と図２．５を用いて解説します。
図２．４はスクラムジェットエンジンの燃焼室へ流入する空気の全温がどの程度のものかを飛行高度と飛行マッハ数の図の上に示したものです。
スクラムジェットエンジンの燃焼室へ流入する空気の全温は、途中での熱損失が無いものとすれば、高度とマッハ数から決まる、いわゆる主流の全温に等しいわけですから、なにもスクラムジェットエンジンでなくても、ラムジェットエンジンであっても、はたまた通常のジェットエンジンであっても同じ値になるものです。
そのことを念頭においた上で、次に図２．５を示します。
図２．５は一部線が省略されているため、少しわかりにくくなっていますが、ラムジェットエンジンやスクラムジェットエンジンのように燃焼室の後流にタービンが無いため燃焼室出口の温度を3500Kと高くとれるものと、ジェットエンジンのように燃焼室の後流にタービンがあるため燃焼室出口温度を2000Kに抑えなければならないものとが、燃焼室内でとりうる温度上昇、つまり投入できるエネルギが飛行マッハ数によってどのように変化するかを模式的に示したものです。
ラムジェットエンジンやジェットエンジンは燃焼室入口のマッハ数を非常に小さく抑えるため、その分燃焼室入口での静温が全温に近づき、燃焼室で十分な量の燃料を燃焼させることができません。つまり抗力に見合った推力を発生させることができません。
他方スクラムジェットエンジンは燃焼室入口のマッハ数を超音速に保ったままですので、静温の上昇は小さく、ラムジェットエンジンが成立しなくなる高マッハ数の飛行速度でも十分な燃料を燃焼させることが可能です。
(MM20130409)