Un acelerador de ariete es un dispositivo para acelerar proyectiles o solo un solo proyectil a velocidades extremadamente altas utilizando ciclos de propulsión similares a los de un motor a reacción basados en procesos de combustión de estatorreactor o scramjet . Se cree que es posible lograr un lanzamiento espacial sin cohetes con esta tecnología.
Consiste en un tubo largo (barril) lleno de una mezcla de gases combustibles con un diafragma frangible en cada extremo para contener los gases. El proyectil se dispara por otros medios (p. ej., un cañón de gas ligero o un cañón de riel ) supersónicamente a través del primer diafragma hacia el interior del tubo. Luego, el proyectil quema los gases como combustible, porque tiene la forma de un estatorreactor o núcleo scramjet, y acelera bajo la propulsión a chorro. Otras físicas entran en juego a velocidades más altas.
En un estatorreactor normal, el aire se comprime entre un cuerpo central en forma de punta y una cubierta exterior, se agrega combustible y se quema, y los gases de escape de alta velocidad se expanden supersónicamente fuera de la boquilla para generar empuje. En un acelerador de ariete, se dispara un proyectil que tiene una forma similar al cuerpo central del estatorreactor (a menudo desde un arma convencional) hacia el cañón del acelerador, lo que provoca compresión entre el proyectil y las paredes del cañón. El barril contiene una mezcla de aire y combustible gaseoso premezclado. A medida que el proyectil del acelerador de ariete comprime la mezcla de combustible y aire, se enciende y la combustión se estabiliza en la base del proyectil. El diferencial de presión resultante genera una prodigiosa cantidad de empuje que puede acelerar los proyectiles a números de Mach en el tubo superiores a 8. Por lo tanto, si el propulsor se mezcla con unvelocidad del sonido de 1000 m/s (por ejemplo, mezclas de H 2 -O 2 ricas en combustible ), son posibles velocidades de salida superiores a 8000 m/s.
Para abarcar una amplia gama en un sistema acelerador de ariete típico, se utilizan múltiples etapas con propulsores con diferentes velocidades de sonido para mantener un alto rendimiento. Se utilizan membranas o diafragmas que el proyectil perfora fácilmente para aislar las etapas propulsoras. Cada sección se llena con una mezcla de combustible y aire diferente elegida para que las secciones posteriores tengan velocidades de sonido más altas. Como tal, el ariete se puede mantener a velocidades óptimas de Mach 3–5 (en relación con la mezcla por la que viaja) durante todo su período de aceleración. Los aceleradores Ram optimizados para usar modos de combustión supersónica pueden generar velocidades aún más altas (Mach 6-8) debido a la capacidad de quemar combustible que aún se mueve a velocidad supersónica.
La principal ventaja de un acelerador de ariete sobre un arma convencional es su escalabilidad. En un arma normal, la presión máxima se ejerce en el momento del encendido de la carga. A medida que el proyectil se mueve hacia abajo por el cañón, la cantidad de aceleración sobre el proyectil disminuye a medida que el gas detrás de él se expande, alcanzando eventualmente cantidades lo suficientemente triviales como para que ya no se justifique un cañón más largo (ver balística interna ). Con un acelerador de ariete, el proyectil es propulsado principalmente por la presión generada por la reacción de los gases propulsores que se queman justo detrás del proyectil. Esto lleva a que se ejerza una presión constante tanto en el arma como en el propio proyectil. En consecuencia, son posibles cañones mucho más largos que las armas convencionales, al mismo tiempo que proporciona una fuerte aceleración constante al proyectil.
Los aceleradores RAM se han propuesto como un método económico para llevar cargas útiles al espacio. Los proyectiles lanzados impulsivamente necesitan algún medio para hacer circular su trayectoria para la inserción en la órbita, por lo que los cohetes , como los diseñados en la década de 1960 en el Proyecto HARP , generalmente se incorporan a los proyectiles. Con proyectiles de cohetes de etapas múltiples, el costo de lanzamiento se estimó en US $ 500 por kilogramo en 2004. [ cita requerida ]