Um motor a jato comprime o ar, aquece-o misturando-o com combustível e queima-o, e deixa o ar aquecido escapar no final, onde acelera a mais do que sua velocidade inicial em um convergente-divergente guise porque a densidade do gás aquecido é menor, necessitando assim de um maior volume com a mesma pressão.
Ao converter a energia cinética do fluxo em pressão (energia potencial), a entrada cria ar de alta pressão para alimentar o motor. Isso é chamado de recuperação de pressão e aumenta com o quadrado da velocidade de fluxo. Por favor, veja abaixo um gráfico: Isto coloca uma pressão de 1 a Mach 0,5, que está no lado alto para a velocidade de fluxo perto da face do compressor em uma entrada de motor a jato.
Note que em condições estáticas o ar precisa ser acelerado, então a pressão de entrada é apenas 84% da pressão ambiente, e Mach 0.85, a velocidade máxima dos aviões, a pressão de entrada é 1,37 vezes maior que a pressão ambiente. Mas em velocidade supersônica as coisas saem muito bem: a recuperação de pressão para o Concorde já era de 6 na Mach 2.0, e para a SR-71 era 40 a Mach 3.2. Se você quiser uma abordagem mais matemática, a equação da compactação isentropic fornece: $$ p_0 = p _ {\ infty} \ cdot \ frac {(1.2 \ cdot Ma ^ 2) ^ {3.5}} {\ left (1+ \ frac {5} {6} \ cdot (Ma ^ 2-1) \ right) ^ {2.5}} $$ Os expoentes ímpares têm a ver com a proporção de calores específicos $ \ kappa $ de ar. 3.5 é na verdade $ \ frac {\ kappa} {\ kappa-1} $ e 2.5 é $ \ frac {1} {\ kappa-1} $. As taxas reais de compressão são ligeiramente inferiores às da compressão isentrópica ideal devido ao atrito, mas não muito.
A equação exata usada para a plotagem acima é produzida calculando-se diretamente a relação com o número de Mach da entrada, dessa vez com $ \ kappa $ = 1.405: $$ \ frac {p_ {ingestão}} {p _ {\ infty} } = \ left (0,2025 \ cdot Ma ^ 2 \ cdot \ left (1- \ left) (\ frac {Ma_ {ingestão}} {Ma _ {\ infty}} \ right) ^ 2 \ right) + 1 \ right) ^ {3.469} $$
Assim, você já obtém a taxa de compactação de um J-47 , um motor de turbojato inicial, em Mach 2 e o de um GE90 , um moderno motor turboventilador a Mach 3.2. Além disso, não faz muito sentido complicar o motor com a máquina turbo - apenas deixe a pressão do aríete fornecer a compressão para a geração de empuxo. Você precisa, no entanto, acelerar o veículo primeiro por outros meios, porque o possível impulso é proporcional à recuperação da pressão ou ao quadrado da velocidade do ar. Sem velocidade, sem empuxo!
Você pode ter lido afirmações de que o J-58 do SR-71 era um ramjet. Isso é apenas parcialmente verdadeiro . Abaixo de Mach 2, funcionava como um turbojato normal, mas possuía tubos de derivação que transportavam um pouco de ar do quarto estágio do compressor em torno dos últimos estágios do compressor, as câmaras de combustão e a turbina diretamente para o pós-combustor. Agora, parte do ar era comprimido na entrada e alimentado diretamente em uma área de combustão e através de um bocal convergente-divergente, de modo que esta parte funcionava como um ramjet. Um pouco do ar, no entanto, ainda estava passando pelo motor central para mantê-lo funcionando.
Um exemplo melhor para um avião movido a ramjet é o drone de reconhecimento Lockheed D-21 , que usou um Jato Ram Marquardt RJ-43 para propulsão. Sua velocidade de cruzeiro era Mach 3.7, há 50 anos atrás! Veja abaixo uma imagem ( source ).
Note que o mesmo truque que torna um ramjet possível pode ser usado para reduzir o arrasto de resfriamento para aeronaves de pistão de alta velocidade. Um duto de resfriamento bem projetado está reduzindo a velocidade e comprimindo o ar que entra e aquece, deixando-o fluir através de um radiador. O ar aquecido tem uma velocidade de saída mais alta, resultando em impulso de jato que pode compensar o arrasto de resfriamento em velocidades mais altas. A República XF-12 , um projeto muito pouco apreciado, fez uso exemplar desta técnica.