Per capire come funzionano i ramjet, analizziamo i principi chiave:
1. Assunzione: Il motore ramjet inizia con una sezione di aspirazione. Mentre il ramjet si muove in avanti ad alta velocità, incontra l'aria in entrata. L'aspirazione è progettata per catturare quest'aria in modo efficiente e convogliarla nel motore.
2. Compressione: L'elevata velocità con cui si muove il ramjet fa sì che l'aria in entrata subisca una compressione. Questa compressione è ottenuta esclusivamente tramite l'effetto pistone:l'aria decelera e aumenta la pressione quando entra nell'aspirazione.
3. Iniezione di carburante: Una volta compressa l'aria, il carburante viene iniettato nel flusso d'aria. Il carburante utilizzato è tipicamente un idrocarburo liquido come cherosene o carburante per aerei.
4. Combustione: L'aria compressa e decelerata fornisce l'ossigeno necessario alla combustione. Il carburante iniettato si mescola con l'aria e si accende, provocando una rapida reazione chimica che genera gas caldi e ad alta pressione.
5. Scarico: Il processo di combustione rilascia una notevole quantità di energia sotto forma di gas caldi. Questi gas ad alta pressione e ad alta velocità vengono espulsi attraverso l'ugello di scarico del ramjet. L'espansione di questi gas crea una spinta che spinge il veicolo in avanti.
6. Flusso supersonico: I Ramjet sono più efficienti quando operano a velocità supersoniche. A queste velocità elevate, la compressione dell'aria attraverso l'aspirazione avviene senza la necessità di componenti meccanici aggiuntivi come i compressori.
7. Nessuna parte mobile: A differenza di altri tipi di motori a reazione che hanno componenti rotanti, i ramjet non hanno parti mobili, il che ne semplifica la progettazione e riduce i requisiti di manutenzione.
È importante notare che i ramjet hanno alcune limitazioni. A basse velocità, non sono in grado di generare una compressione sufficiente per sostenere la combustione e, quindi, richiedono una fonte d'aria esterna, come un razzo booster o un altro motore, per raggiungere la loro velocità operativa. Inoltre, i ramjet sono meno efficienti ad altitudini inferiori dove la densità dell'aria è maggiore e la compressione è meno efficace.
I ramjet sono comunemente usati in applicazioni come missili supersonici, aerei da ricerca ad alta velocità e alcuni tipi di veicoli aerei senza pilota (UAV). Offrono il vantaggio di prestazioni ad alta velocità e semplicità, ma presentano requisiti e limitazioni specifici che ne influenzano l'utilizzo in varie applicazioni ingegneristiche.
