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.