מנוע על-מגח סילוני

מנוע על־מגח סילוני או סקראמג'ט (באנגלית: Scramjet^[א]) הוא גרסה של מנוע מגח-סילון "נושם אוויר"^[ב] שבו הבעירה מתרחשת בעת זרימת אוויר על-קולית ושגיא קולית. כאשר מהירות האוויר קרבה למהירות הקול, מתחילה להיווצר תופעת המגח. תופעת המגח היא דחיסה עצמית של פרודות האוויר, כלומר, דחיסה ללא כוח חיצוני.

בדומה למנוע מגח-סילון, מנוע סקראמג'ט מסתמך על מהירות רכב גבוהה^[ג], כדי להאט ולדחוס בכוח את האוויר הנכנס, לפני הבעירה. אך בעוד שמנוע המגח הרגיל מאט את האוויר למהירות תת-קולית לפני הבעירה, מהירות זרימת האוויר במנוע סקראמג'ט היא על-קולית לאורך פנים המנוע כולו. דבר זה מאפשר למנוע סקראמג'ט לפעול ביעילות במהירויות גבוהות מאוד. דחיסת תערובת הדלק והאוויר מתבצעת במנוע זה על ידי תנועתו באוויר.

כלי הטיס "נושם האוויר" המהיר ביותר הוא ה-נאס"א X-43A הבנוי בתצורת סקראמג'ט, שהגיע למהירות 9.6 מאך. לשם השוואה, כלי הטיס "נושם האוויר" השני במהירותו הוא המטוס המאויש SR-71 "ציפור שחורה"^[1], שהגיע למהירות מקסימלית של 3.3 מאך (3,530+ קמ"ש בגובה 80,000 רגל, 24,384 מטר).

מנוע הסקראמג'ט מורכב משלושה רכיבים בסיסיים: כוֹנס יניקה (כונס אוויר) שבו האוויר הנכנס, נדחס ומאט מהירות; תא שרפה, שבו גזי דלק נשרפים יחד עם החמצן האטמוספירי כדי לייצר חום; ונחיר או צינור פליטה המתרחב ויוצא מתא השרפה, ממנו נוֹרה סילון האוויר החם, שמוּאץ לייצור הדחף. שלא כמו במנוע סילון טיפוסי (כמו טורבו-סילון או טורבו-מניפה) מנוע סקראמג'ט אינו משתמש ברכיבים כדוגמת מניפת להבים (אנ') סובבת (בדומה לטורבינה) לצורך דחיסת האוויר. במקום זה, המהירות המושגת על ידי כלי הטיס הנע באטמוספירה (שעליו מורכב מנוע הסקראמג'ט) גורמת לאוויר להדחס בתוך כונס היניקה, כך שכלל אין צורך בחלקים נעים במנוע סקראמג'ט. לשם השוואה, מנוע טורבו־סילון טיפוסי, דורש מספר שלבי מניפות יניקה, מספר שלבי מניפות דחיסה, ומספר שלבי מניפות טורבינה, שכולן מוסיפות משקל, מורכבות, ומספר רב יותר של נקודות-כשל אפשריות במנוע.

בשל אופי העיצוב שלו, מוגבל תפעול מנוע הסקראמג'ט לכמעט מהירות היפר-קולית (5 מאך ומעלה). היות שהוא חסר מדחסים מכניים, דוֹרש מנוע הסקראמג'ט אנרגיה קינטית גבוהה של זרימה על־קולית כדי לדחוס את האוויר הנכנס, למצב של תנאי עבודה תפעוליים. לפיכך, כלי המוּנע על ידי מנוע סקראמג'ט, חייב להיות מוּאץ למהירות הנדרשת, על ידי אמצעי הנעה אחרים, כמו מנוע טורבו־סילון, תותח־מסילה (railgun), או מנועי רקטה ‏^[2]‏. בטיסה של כלי הטיס הניסויי בואינג X-51 המוּנע על ידי סקראמג'ט, הועלה הכלי לגובה טיסה על ידי בואינג B-52, לפני ששוחרר והוּאץ באמצעות רקטה ניתקת, למהירות קרובה ל-4.5 מאך.

בעוד שמנועי סקראמג'ט הם פשוטים מבחינה רעיונית, היישום בפועל מוגבל על ידי אתגרים טכניים קיצוניים. טיסה היפר־קולית בתוך האטמוספירה יוצרת כוח גרר עצום, והטמפרטורות הגבוהות הנוצרות על גוף כלי הטיס ובתוך המנוע יכולות להגיע לערכים קיצוניים. שמירה על בעירה בזרימה העל־קולית מציבה אתגרים נוספים, כאשר הדלק חייב להיות מוזרק, מעורבב, מוּצת ונשרף בתוך אלפיות השנייה. בעוד שטכנולוגיית הסקראמג'ט נמצאת בפיתוח כבר מאז שנות ה-50 (של המאה ה-20), רק לאחרונה הושגה הצלחה בטיסה המונעת על ידי מנוע סקראמג'ט.

1. לא דורש נשיאת חמצן.
2. קל יותר לייצור בגלל העדר חלקים מסתובבים.
3. שחיקת מנוע נמוכה בגלל העדר חלקים מסתובבים.
4. בעל מתקף סגולי גבוה יותר מאשר מנוע סילון רגיל. יכול לספק בין 1,000 ל-4,000 שניות, בזמן שרקטה יכולה לספק עד 600 שניות בלבד.
5. יכולת עבודה בלחץ אטמוספירי נמוך.
6. הבאת כלי הטיס למהירות גבוהה ממהירות הקול.
7. מהירות גבוהה יותר, משמעותה גישה זולה יותר לחלל החיצון בעתיד.

1. אי הפעלה שלא בתנועה.
2. עבודה בלחצים פנימיים גבוהים מאוד.
3. עבודה בטמפרטורות פנימיות גבוהות מאוד.

מדיה וקבצים בנושא מנוע על-מגח סילוני בוויקישיתוף

• דיאגרמת השוואת מנוע על־מגח למנוע סילון רגיל - אתר NASA.‏
• שימוש במנוע על־מגח בכטב"ם - ירחון טכנולוגיות.
• אגף האיקסים - שימוש במנועי על־מגח סילוניים - אתר חיל האוויר.
• האגודה למדעי התעופה והחלל - רקטת מחקר של הטכניון עם מנוע מגח.
• על מנועי "מגח סילון" ו"על־מגח סילון" באתר "פרש".

תעופה • תעופה צבאית • תעופה אזרחית
עקרונות	אווירודינמיקה • כוח עילוי • גרר • מספר מאך • זווית התקפה • הזדקרות • פרופיל אווירודינמי • עומס כנף • מערבולת • אפקט קואנדה • יחס גלישה • פינת ארון המתים
כלי טיס	מטוס • מסוק • כדור פורח • ספינת אוויר • דאון • המראה ונחיתה אנכית (VTOL) • המראה ונחיתה קצרה (STOL)
מבנה	כנף • כנפון קצה־כנף • מדף • מאזנות • ספוילר • מעצור אוויר • מוטת כנפיים • כונס אוויר • כני נסע • הגה גובה • הגה כיוון • תא הטייס • משטחי היגוי • קנארד
הנעה	מנוע בעירה פנימית • מנוע כוכבי (רדיאלי) • מדחף • מנוע סילון • היפוך דחף • מנוע מגח סילון • מנוע על-מגח סילוני • מנוע רקטי • חשמל
תופעות	גלגול הולנדי • צימוד אינרציאלי • בום על-קולי • התעבות סביב כלי טיס • אוסצילציה • ורטיגו • התקרחות
מערכות	מחווני טיסה • צינור פיטו • מכל דלק נתיק • מצנח בלימה • אוויוניקה • מערכת בקרת טיסה • חיווט תעופתי • קופסה שחורה
שלבי טיסה	הסעה ודחיפה • המראה • טיפוס • הנמכה • שיוט • נחיתה • אווירובטיקה • הקפה
מקצועות	צוות אוויר • טייס • מהנדס טיסה • צוות קרקע • הנדסת אווירונאוטיקה
מונחים בתעופה