Patoputkimoottori

Patopainemoottori (myös patoputkimoottori, ) on reaktiomoottorityyppi, jossa ei ole liikkuvia osia. Patopainemoottorit eivät toimi paikallaan, vaan vaativat nopeutta, jotta ilma saataisiin puristumaan moottoriin, koska patopainemoottoreissa ei ole ahdinta. Patopainemoottorilla varustetut ilma-alukset nostetaankin tästä syystä usein ilmaan toisen lentokoneen tai apuraketin kyydissä, jolloin saavutetaan moottorin käynnistämiseen vaadittava ilmannopeus. Patopaineen paras hyötysuhde saavutetaan noin kolmen Machin nopeuksilla, mutta moottorityyppi toimii aina kuuden Machin nopeuksiin saakka.

Patopainemoottoreita voidaan käyttää esimerkiksi suurilla nopeuksilla lentävissä laitteissa, kuten ohjuksissa ja ammuksissa. 

Eräs tässä suhteessa merkittävimpiä on brittiläinen Bristol Bloodhound jossa on kaksi kaksoispatopainemoottoria ja niiden välissä alkuvauhdin antava rakettimoottori.

Asesuunnittelijat ovatkin kehitelleet esimerkiksi patopainemoottorilla varustettua 120 mm kranaatinheittimen ammusta, joka pystyisi moottorin avulla saavuttamaan jopa 35 kilometrin kantaman. Moottoria on käytetty myös onnistuneesti työntövoiman tuottamiseen helikopterin lapojen päissä.

Jatkuvaan palamiseen perustuvat patopainemoottorit sekoitetaan usein katkonaiseen palamiseen perustuviin sysäysputkimoottoreihin, sekä samantapaisiin, mutta suuremmilla virtausnopeuksilla toimiviin SCRAMJETeihin.

Ramjet 

Ramjet on yksi tunnetuimmista patoputkimoottorin tyypeistä. Sen toimintaperiaate ilmenee oheisesta kuvasta. Ramjet on periaatteessa putki, jonka etuosasta (inlet) ilma virtaa sisään ja putken muotoilun ansiosta se puristuu kasaan (compression) samalla kun virtausnopeus laskee. Moottorin sisällä ilmaan sekoitetaan polttoainetta (fuel injection), joka poltetaan polttokammiossa (combustion chamber) ja kuumuudessa laajentunut pakokaasu suihkutetaan suuttimen (nozzle) kautta ulos (exhaust). Muiden suihkumoottorien tapaan työntövoima syntyy suurinopeuksisesta ilmavirrasta.

Ramjet on teknisesti hyvin lähellä rakettimoottoria. Merkittävä ero tulee kuitenkin siitä, että ramjetissä palamiseen vaadittava happi tulee konetta ympäröivästä ilmasta, eikä erillisestä happitankista. Ramjet-moottorin hankala piirre on, että se ei toimi, ellei liikuta nopeuksilla, jotka ovat yli puolet äänennopeudesta. Lisäksi ilmavirran hidastaminen moottorin kurkussa alle äänennopeuden aiheuttaa shokkiaallon, jonka vuoksi moottori tuottaa huomattavan suuren ilmanvastuksen. Jotta polttoaineen liekki ei sinkoutuisi ilmavirrassa moottorista ulos, polttokammioon on myös asetettava ilman virtausta haittaavia esteitä, liekinpitimiä, jotka kasvattavat ilmanvastusta lisää.

Nestemäistä polttoainetta käyttävässä moottorissa (Liquid Fuel RamJet, LFRJ) polttoaine suihkutetaan ilmavirtaan kun taas kiinteää polttoainetta käyttävässä ratkaisussa (Solid Fuel Integrated Rocket Ramjet, SFIRR) polttoaine on kiinnitetty polttokammion seinään, josta se vähitellen palaa pois. Kylmän sodan aikana Yhdysvalloilla oli suunnitteilla Project Pluto, jossa ilma kuumennettaisiin ohjaamalla se ydinreaktorin läpi.

Ramjet-moottoreita käytetään lähinnä ohjuksissa ja joissakin koeluontoisissa lentokoneissa. Ohjuksista eräs tunnetuimpia lienee Bristol Bloodhound, jossa on kaksi kaksoisramjetiä ja niiden keskellä erillinen alkuvauhdin antava rakettimoottori.

Lähteet

Aiheesta muualla 

Suihkumoottorit
Lämpövoimakoneet