DYNAMIC RAM ACCELERATOR SYSTEM    PRIORITY  [0001] This application claims priority to, and the benefit� �of, U.S. Non‐Provisional Patent Application  Serial No. 18/341,254  filed on 26  June 2023, titled "DYNAMIC RAM ACCELERATOR SYSTEM", t he contents of  which are hereby incorporated by reference into the  present disclosure.  [0002] U.S.  Non‐Provisional  Patent  Application  Serial  No.  18/341,254  claims  priority  to,  and  the  benefit of, U.S. Provisional Patent Application Serial  No.   63/367,096 filed on 27 June 2022, titled "DYNAMIC  RAM ACCELERATOR SYSTEM",  the contents of which are hereby  incorporated by  reference  into  the present  disclosure.  [0003] U.S. Non‐Provisional Patent Application Serial No. 1 8/341,254 also claims priority to, and the  benefit  of,  U.S.  Provisional  Patent  Application  Serial  No.    63/367,188  filed  on  28  June  2022,  titled  "RAM  ACCELERATOR SYSTEM", the contents of which are hereby  incorporated by reference into the present disclosur e.    COMPUTER PROGRAM LISTING   [0004] This disclosure includes a Computer Program Listing.    See below.     BACKGROUND  [0005] Traditional ram accelerators have limited operational  regimes that constrain operation.  These  constraints  have  precluded  various  operations  such  as delivering  payloads  that  are  sensitive  to high  shock  accelerations, such as passengers and satellites.    BRIEF DESCRIPTION OF FIGURES  [0006] The detailed description is set forth with reference� �to the accompanying figures.  In the figures,  the left‐most digit(s) of a reference number identi fies the figure in which the reference number first� �appears.   The use of the same reference numbers in different  figures indicates similar or identical items or featu res.  The  figures  are  not  necessarily  drawn  to  scale,  and  in  some  figures,  the  proportions  or  other  aspects may  be  exaggerated to facilitate comprehension of particular  aspects.  [0007] For  ease  of  discussion,  and  not  necessarily  as  a  limitation  unless  otherwise  indicated,  “upstream”  refers  to a direction away  from  the exit of  the  ram accelerator while “downstream”  refers  to a  direction towards the exit of the ram accelerator sy stem.    [0008] For ease of discussion, and not necessarily as a li mitation unless otherwise indicated, a section  separator mechanism that provides a barrier to moveme nt of a gas between sections may be referred to as  a  “valve”.   In some implementations the valve may be reusable,� �such as with a ball valve, clamshell valve, gate  valve, and  so  forth.    In other  implementations  the valve may comprise a  frangible diaphragm  (stationary or  moveable)  or  single‐use  device.    Valves  may  be  mechanically,  pneumatically,  electrically,  magnetically,  chemically, pyrotechnically, and otherwise operated.  [0009] FIG. 1 illustrates a dynamic ram accelerator system,� �according to some implementations.    [0010] FIG.  2  illustrates  some  portions  of  a  dynamic  ram  accelerator,  according  to  some  implementations.  [0011] FIG. 3 illustrates an enlarged view of a portion of  a dynamic ram accelerator and the relative  velocity between gas flow and projectile at various  portions, according to some implementations.  [0012] FIG. 4 illustrates a first implementation of operatio n of a dynamic ram accelerator system.  [0013] FIG. 5 illustrates a second implementation of operati on of a dynamic ram accelerator system  with one or more additional gas reservoirs.  [0014] FIG. 6  illustrates a third  implementation of operation of a dynamic ram accelera tor system  with a moveable diaphragm.  [0015] FIGS.  7‐8  depict  implementations  of  a  baffle  tube  section  with  rails,  according  to  some  implementations.  [0016] While implementations are described herein by way of� �example, those skilled in the art will  recognize  that  the  implementations  are  not  limited  to  the  examples  or  figures  described.    It  should  be  understood that the figures and detailed description  thereto are not intended to limit implementations to� �the  particular  form disclosed  but,  on  the  contrary,  the  intention  is  to  cover  all modifications,  equivalents,  and  alternatives falling within the spirit and scope as  defined by the appended claims.  The headings used  herein are  for organizational purposes only and are not meant t o be used to limit the scope of the description or  the claims.   As used throughout this application, the word “may� ��  is used  in a permissive sense  (i.e., meaning having the  potential to), rather than the mandatory sense (i.e.,  meaning must).  Similarly, the words “include,”� �“including,”  and “includes” mean including, but not limited to .    DETAILED DESCRIPTION  [0017] A  ram accelerator  is used  to accelerate a projectile.   This projectile may comprise an  inert  object, or a payload such as a vehicle.  For examp le, the payload may comprise a space vehicle that i s crewed or  uncrewed.  Some payloads are sensitive to high accel erations, such as satellites or human crew and passe ngers.   To provide sufficient velocity to enter orbit, tradit ional ram accelerator designs would impose acceleratio ns too  great causing damage to these sensitive payloads.  [0018] A ram accelerator operates with a projectile having  an initial velocity relative to the gas it is  moving through.  The gas may comprise a single gas� �or a mixture of different gases.  At the ram acce lerator initial  velocity, the gas is compressed, initiating and susta ining ram acceleration through chemical combustion of� �the  gas.  A pre‐launch system may be used that accele rates the projectile to the initial velocity at inse rtion into the  ram accelerator.  However, traditional techniques may� �result in accelerations during pre‐launch that exce ed the  limits of sensitive payloads.  Additionally, existing� �ram accelerator systems may also result in accelerat ion that  exceeds the limits of a sensitive payload.  [0019] Traditional  ram  accelerator  systems  involve  a  pre‐launch  stage  comprised  of    a  start  gun  typically with a breech source and launch tube combi nation that uses constant or variable area cold gas� �pressure,  combustion,  detonation,  electric  rail,  rotational/centripetal  acceleration  coil  gun,  and  so  forth.    The  ram  accelerator stages may be railed, baffle tube, smooth  bore using finned projectiles, and so forth.  A s ubstantially   

low‐pressure  “evacuated”  section  in  the  launch  tube  between  the  breech  and  the  start  of  the  first  ram  accelerator stage allows the projectile to encounter  low air resistance, reducing pressure and momentum lo sses  against  the  projectile which  allows  the  start  gun  to  achieve  the minimum  initial  velocity  of  the  projectile  necessary for successful ram accelerator operation.      [0020] Traditional  systems  have  also  relied  upon  fixed  frangible  diaphragms  to  separate  and  pressurize gases in different stages.  This has resu lted in time‐intensive operations to change out the  diaphragm  between  uses,  and  has  resulted  in  fouling  of  the  ram  accelerator  with  debris  from  these  diaphragms.   Replacement, cleaning, and other operations to make r eady are time consuming, costly, and may be impracti cal  in situations where at least part of the ram accele rator is inaccessible.  For example, if the ram acc elerator is  constructed underground, access to a fouled portion m ay be limited.    [0021] Described  in this disclosure are systems and techniques  for dynamic operation of a system  comprising the pre‐launcher section and multiple ram  accelerator sections.  These techniques allow for c ontrol  over  the  velocity  of  the  projectile  and  control  over  a  relative  velocity  of  gas  past  the  projectile.    In  one  implementation, controlled pressurization and release o f gas at particular times and  in a particular sequence  results in the projectile entering the ram accelerato r system when the gas is rushing towards the projec tile.  The  initial velocity is attained by a combination of the  projectile velocity plus the relative motion of the  gas in the  opposite  direction.    In  another  implementation,  controlled  pressurization  and  release  may  enable  ram  acceleration to start with the projectile at zero ve locity.    [0022] The  systems and  techniques  in  this disclosure  reduce or eliminate  the need  for  the use of  diaphragms or other consumable components.  This redu ces the overall cost, increases launch frequency, and   eliminates  the  need  to  mitigate  fouling  of  the  interior  of  the  ram  accelerator  due  to  debris  from  those  consumable components.  For example, the system descr ibed may utilize valves that are operable to open a nd  close.  This provides a substantial operational and  safety benefit: in addition to being reusable, the s ystem may  be operated such that all valves are open before th e projectile begins moving.  This eliminates the ris k of the  projectile inadvertently striking a valve that is not  fully opened, providing a crucial safety advantage.� � [0023] In some implementations an exit diaphragm may separat e an exit of the ram accelerator from  the surrounding environment.  In this implementation,� �the projectile exits the ram accelerator by penetrat ing  the exit diaphragm.  As the exit diaphragm is at t he end of the ram accelerator, debris from the exit  diaphragm  is shed outward, avoiding fouling of the ram acceler ator.  [0024] Also described  in  this disclosure are  techniques  for  further controlling  the  relative velocity  between the projectile and the surrounding gas.  As� �described above, one implementation lowers the veloci ty  requirements of  the projectile upon exit  from  the pre‐launch  system by using a  relative motion of  the gas  towards the projectile, reaching the initial velocity� �for ram combustion to begin.  Propagation of the g as may  also be controlled to facilitate transition between d ifferent gas mixtures and further improve efficiency  and may  also smooth out acceleration.   For example, a portion of the ram accelerator may� �be operated to produce a  relative velocity of the gas in the same direction  as the projectile, reducing the relative velocity of� �the projectile  with respect to the surrounding gas.  While still a bove the initial velocity, the relative velocity is  lowered resulting  in improved efficiency.   

[0025] In some implementations hydrostatic pressure at an ex it end of a ram accelerator or drift tube  stage may be used to limit movement of materials be tween the interior of the ram accelerator and the e xterior  environment.  For example, at least a portion of th e pressurized gas that is released towards the proje ctile to  produce the relative motion mentioned above may also� �be released towards an exit end of the ram acceler ator,  producing pressure on materials such as contaminants,� �water, and so forth that are at least partially wi thin the  exit end of the ram accelerator.  This pressure wou ld displace the materials from the exit tube before� �the arrival  of the projectile.  In some implementations the dist ribution of pressurized gas within the ram accelerato r may  be asymmetrical.  For example, one or more of a la rger pressure or mass of pressurized gas may be dis pensed  towards the projectile than toward the exit end, or� �vice versa.  [0026] In some implementations, gases having different densit ies may be used to provide a density  gradient  inside  the  ram accelerator  tube exit or drift  tube.   For example,  the  temperature of  the gases, or  composition may be controlled to provide a desired d ensity gradient.  This gradient may be used to modi fy the  rate of change of acceleration, or “jerk”, as th e projectile transitions to high‐speed exit into a� �denser surrounding  atmosphere.  This manages acceleration experienced by� �the projectile and associated payload.  [0027] Other implementations are also discussed herein.  Dif ferent aspects of the implementations  described herein may be used in different combination s.  [0028] The dynamic ram accelerator also enables a rapid lau nch cadence.  The projectiles and the fuel  mixture used during ram acceleration may be reloaded� �relatively quickly.  Reusable valves may remove the� �need  for  consumable  diaphragms within  the  ram  accelerator.    The  operation  of  the  dynamic  ram  accelerator  is  inherently safe in that all reusable valves may be  opened before the initiation of the ram acceleration,  ensuring  the projectile is unobstructed from exiting.  [0029] By using the system and techniques described  in this disclosure, a dynamic ram accelerator  may be used to launch a projectile at lower or zer o initial velocity, and provide a smoother accelerati on over  time and lower transient accelerations compared to a� �conventional ram accelerator.  As a result, more se nsitive  payloads may be included in the projectile.  For ex ample, human passengers, delicate mechanisms, and so  forth  may be included in the projectile.  As a result, i t is now feasible to launch such payloads on a sub orbital or orbital  trajectory.  For example, the dynamic ram accelerator  may be used to launch a projectile comprising a c rewed  space vehicle on a suborbital trajectory.  A boost  or “kick” rocket attached to the space vehicle,  or rendezvoused  with the space vehicle after launch, may then be us ed to place the space vehicle into orbit.      DETAILED DESCRIPTION    [0030] FIG.  1  is  an  illustrative  system  100  comprising  a  dynamic  ram  accelerator  102.    In  some  implementations, the dynamic ram accelerator 102 is p laced above, or having at least a portion located w ithin,  a geologic material or body of water.  In other im plementations, the dynamic ram accelerator 102 may be  a free‐ flying structure, such as in space.  The dynamic ra m accelerator 102 has a body 108.  The body 108 m ay comprise  one or more materials such as steel, carbon fiber,  ceramics, and so forth.     

[0031] The dynamic ram accelerator 102 includes a pre‐laun ch system 110.  The pre‐launch system  110 may  include one or more of a gas gun, electromagnetic  launcher, solid explosive charge,  liquid explosive  charge, backpressure system, and so  forth.   The pre‐launch system 110 may comprise a  launch tube 116.   A  projectile 118 may be placed within the launch tube� �116 before launch.  During operation, the pre‐laun ch system  110 may operate to accelerate a projectile 118 into� �the launch tube 116 of a ram acceleration system 1 24.  In  some  implementations, at  least a portion of  the  launch  tube 116 within  the pre‐launch system 110 may be  evacuated to maintain a vacuum prior to launch.  [0032] In one example depicted here  the pre‐launch system 110 comprises a detonation ga s gun,  including an igniter 112 coupled to a chamber 114.   The chamber 114 may be configured to contain one  or more  combustible, explosive, or detonable materials which,  when triggered by the igniter 112, generate an energ etic  reaction.  The gases may include pressurized air, or  inert gases.  In the gas gun implementation depict ed, the  chamber 114 is coupled to a launch tube 116 within� �which the projectile 118 is placed.  In some imple mentations,  the projectile 118 may include or be adjacent to an  obturator 120 configured to seal, at least temporar ily, the  chamber 114  from  the  launch  tube 116.   The obturator 120 may be attached,  integrated but  frangible, or  separate from but in‐contact with the projectile 11 8.  One or more blast vents 122 may provide releas e of the  reaction byproducts.  In some implementations the lau nch tube 116 may be smooth, rifled, include one or� �more  guide  rails or other guide  features, and so  forth.   The projectile 118 may  include one or more  features that  engage the guide rails.  [0033] The launch tube 116, or portions thereof, may be ma intained at a pressure which is lower than  that of standard atmosphere.   For example, portions of the  launch tube 116 such as those  in the pre‐launch  system 110 may be evacuated to a pressure of less  than 25 torr.    [0034] The pre‐launch  system 110  is configured  to  initiate a  ram effect with  the projectile 118  in  conjunction with a relative velocity differential of  one or more combustible gases flowing past the proje ctile 118.   The ram effect results  in compression of one or more combustible gases by  interaction with surfaces of the  projectile 118 and subsequent combustion proximate to� �a back (aft) side of the projectile 118.  This co mpression  results  in heating of the one or more combustible gases,  triggering or sustaining  ignition.   The  ignited gases  combusting in an exothermic reaction impart an impuls e on the projectile 118 which is accelerated down t he  launch tube 116.  In some implementations ignition m ay be assisted or initiated using a pyrotechnic igni ter.  The  pyrotechnic igniter may either be affixed to or a p ortion of the projectile 118, or may be arranged wi thin the  launch tube 116.  [0035] The  pre‐launch  system  110  may  use  an  electromagnetic,  solid  explosive  charge,  liquid  explosive charge, stored compressed gases, and so for th to propel the projectile 118 from rest along the  launch  tube 116 to achieve the initial ram velocity.    [0036] In  some  implementations  the one or more combustible gases may move past a  stationary  projectile 118, producing the ram effect in an initi ally stationary projectile 118.  For example, the co mbustible  gas mixture under high pressure may be exhausted pas t the projectile 118 as it rests within the launch� �tube 116.   This relative velocity difference achieves the ram ve locity from a zero velocity projectile 118, and the� �ram effect  of combustion begins and pushes the projectile 118 d own the  launch tube 116.  Hybrid systems may also be   

used, in which the projectile 118 is moved using� �the pre‐launch system 110 and relative velocity of  gas flowing  towards the projectile 118 simultaneously.    [0037] The projectile 118 passes along the  launch tube 116 from the pre‐launch system 110  into a  ram acceleration system 124 comprising one or more s ections 190.  Each section 190 may be bounded by s ection  separator mechanisms 126.   The section separator mechanism 126 provides a barr ier to movement of gases  between sections 190 which allows for the tailoring  of the acceleration profile of the projectile 118 as  it transits  through the ram accelerator system 124.  For ease o f discussion and not as a limitation, the section s eparator  mechanism 126 may be referred to as a “valve”.   In some implementations the valve may be reusable,� �such as  with a ball valve, clamshell valve, gate valve, and� �so forth.  In other implementations the valve may  comprise a  diaphragm  or  single‐use  device.    Valves  may  be  mechanical,  pneumatic,  electrical,  magnetic,  chemical,  pyrotechnical, and so forth.  [0038] The section separator mechanisms 126 may  include valves such as ball valves, diaphragms,  gravity  gradient,  liquids,  or  other  structures  or materials  configured  to maintain  the  different mixtures  of  combustible gas 128 substantially within their respect ive sections 190.   [0039] A gas 128 may be admitted  into a  respective  section via one or more gas  inlet valves 130  associated with the particular section 190.   Each of the different sections 190 may have a dif ferent gas 128,  mixture of gas 128, gas 128 at different temperature s, and so forth.    [0040] The gas 128 may include one or more combustible gas es, combustible materials in suspension  within the gas, diluents, and so forth.  The one o r more combustible gases may include an oxidizer or� �an oxidizing  agent.  For example, the gas 128 may include hydrog en and oxygen gas in a ratio of 2:1 and may inclu de an inert  gas such as nitrogen, carbon dioxide, or helium.   In other examples, the gas 128 may comprise methan e and  oxygen, methane and ambient air, propane and oxygen,� �and so forth.  Other combustible gas 128 mixtures  may  be diluted with non‐combustible gases such as silan e and carbon dioxide.  In some implementations a ga s and a  solid may be used.   For example, the gas 128 may comprise a gaseous o xidizer with suspended fuel particles  such as jet‐A or diesel, a gaseous fuel with susp ended oxidizer particles, and so forth.    [0041] The  gas  128  may  be  provided  by  extraction  from  ambient  atmosphere,  electrolysis  of  a  material such as water, from a solid or liquid gas� �generator using solid materials which react chemicall y to release  a combustible gas, from a previously stored gas or  liquid, and so forth.    [0042] The mixture of gas 128 used may be the same or ma y differ between the sections 190.  These  differences include chemical composition, pressure, tem perature, and so forth.  For example, the density o f the  gas 128 in each of the sections 190(1)‐(4) may de crease along the launch tube 116, such that the sec tion 190(1)  holds the gas 128 at a higher pressure than the se ction 190(4).  In another example, the gas 128(1) i n the section  190(1) may comprise oxygen and propane while the gas  128(3) may comprise oxygen and hydrogen.  [0043] In this illustration four sections 190(1)‐(4) are d epicted, as maintained by five section separator  mechanisms 126(1)‐(5).  When ready for operation, s ome of the sections 190 may be selectively filled w ith gas  128,  while  others  are  evacuated.    While  four  sections  190(1)‐(4)  are  depicted,  in  other  implementations,  different numbers of sections 190, section separator  mechanisms 126, and so forth may be used.  The sys tem   

100 may also include additional components not dep icted in FIG. 1, such as reservoirs.  Reservoirs ar e discussed  in more detail with regard to FIG. 5.  [0044] One or more sensors 132 may be configured at one o r more positions along the dynamic ram  accelerator 102.  These sensors may include pressure� �sensors, chemical sensors, density sensors, fatigue s ensors,  strain gauges, velocity sensors, accelerometers, proxim ity sensors, and so forth.    [0045] The dynamic  ram accelerator 102  is  configured  to eject  the projectile 118  from an exit or  ejection end.  In some implementations the exit may� �be closed by a section separator mechanism 126 that  is  reusable, such as a ball valve that is opened befor e passage of the projectile 118, or a consumable di aphragm  that  is  broken  before  or  penetrated  by  the  projectile  118  which  exits  the  system  and  emerges    into  the  surrounding environment at supersonic or hypersonic ve locity.    [0046] During normal operation, the dynamic ram accelerator  102 may accelerate the projectile 118  to a hypervelocity.   As used  in this disclosure, hypervelocity  includes velocities greater than or equal to two  kilometers per second upon ejection or exit from the  dynamic ram accelerator 102.    [0047] In  other  implementations,  the  projectile  may  accelerate  to  a  non‐hypervelocity.    Non‐ hypervelocity includes velocities below two kilometers� �per second.  Hypervelocity and non‐hypervelocity ma y  also be characterized based on interaction of the pr ojectile 118 with the surrounding material.  For exa mple,  given a relative velocity between the gas 128 and t he projectile 118 the projectile 118 operates at hyp ervelocity  with ram combustion while the absolute velocity of t he projectile 118 with respect to the stationary pre ssure  tube 160 is non‐hypervelocity.  The pressure tube  160 comprises a structure that maintains the ram com bustion  reaction and resulting stresses.  [0048] For ease of discussion, and not necessarily as a li mitation unless otherwise indicated, as shown  in this figure “upstream” refers to a direction  along a longitudinal axis of the dynamic ram acceler ator 102 away  from  the exit of  the dynamic  ram accelerator 102 while  “downstream”  refers  to a direction along  this axis  towards the exit of the dynamic ram accelerator 102.     [0049] A gas control system 150 comprises one or more of  valves,  sensors, metering devices, gas  mixing devices, and other equipment  to dispense gas  to one or more  sections 190  for operation.    In  some  implementations the gas control system 150 may includ e one or more of heating or refrigeration equipment� �to  heat or cool the gas 128 to a specified temperature .   The gas control system 150  is  in communication with a  control system 144.  The gas control system 150 is� �connected via one or more passages, such as pipes,� �to supply  tanks 152 or other sources of requisite gases for o peration.  The gas control system 150 is also conne cted via  one or more passages, such as pipes, to gas inlet  valves 130(1), …, (N).  In some circumstances the� �gas control  system 150 may perform additional functions, such as� �evacuating a section 190 to a reduced pressure, rem oving  gas 128 from the dynamic ram accelerator 102 followi ng an abort, and so forth.     [0050] A control system 144 may be coupled to one or more  of the dynamic ram accelerator 102, the  gas control system 150, and so forth.  The control� �system 144 may comprise one or more processors, mem ory,  interfaces, and so forth which are configured to fac ilitate operation of the dynamic ram accelerator 102.   The  control system 144 may couple to the one or more s ection separator mechanisms 126, the gas inlet valves  130,  and  the  sensors 132  to  coordinate  the  configuration of  the dynamic  ram accelerator 102  for  launch of  the   

projectile 118.   For example, responsive to a control  input specifying a desired trajectory at exit and gi ven a  specified mass and shape of the projectile 118, the� �control system 144 may operate the gas control syst em 150  to fill a particular mixture of gas 128 into one o r more sections 190.    [0051] During operation the control system 144 operates the� �gas control system 150 to selectively  pressurize one or more portions of the dynamic ram  accelerator 102.  For example, one or more sections� �190  that are downstream of the projectile 118 before lau nch may be pressurized.  During the launch sequence� �one  or more of the section separator mechanisms 126 are� �opened, permitting at least a portion of the gas 1 28 in  that pressurized section 190 to be released and flow  towards the projectile 118.  This results in a re lative velocity  difference between the projectile 118 and the onrushi ng gas 128.  As a result, ram combustion may be i nitiated  and maintained with the projectile 118 at a much lo wer velocity measured with respect to a stationary o bject,  such as the pressure tube 160.  Various aspects of� �this dynamic flow operation are discussed with respe ct to the  following figures.  In some implementations, the syst em 100 may be operated in a zero velocity start in  which  the projectile 118 remains stationary while the onrus hing gas 128 produces the start conditions for the  desired  ram combustion.  [0052] Other mechanisms may be present which are not depict ed here.   For example, an ejection  system may be configured to divert or otherwise remo ve the projectile 118 from the dynamic ram accelerat or  102 in the event of an off‐nominal condition.  In  another example, an injection system may be configu red to add  one or more materials into the wake of the projecti les 118.  These materials may be used to clean the  launch  tube 116, remove debris, and so forth.    [0053] FIG. 2 illustrates at 200 some portions of a dynami c ram accelerator 102, according to some  implementations.   A baffle  tube  section 202 comprises a plurality of baffles 206.    In some  implementations  baffles 206 may be fabricated from a solid block of  suitable material, such as steel.  Monolithic segme nts (one  or more baffles 206) are stacked together forming th e sequence of baffles 206.  A variable baffle may  be used  for low‐speed start operations such as described he rein.    [0054] A baffle tube section with rails 220 is also shown.   In some implementations one or more rails  222 may be mounted proximate to or within the baffl es 206.  The rails 220 may be used to maintain al ignment  of the projectile 118 during passage through the dyn amic ram accelerator 102.    [0055] In a first implementation 248 a pre‐launch system  110 may comprise a baffle tube section 202.   For example, a zero velocity start system may utiliz e a baffle tube section 202 in conjunction with the  relative  velocity between the stationary projectile 118 and th e oncoming gas 128.  Downstream of the baffle tube� �section  202 may be a smooth bore ram accelerator section 25 0.  The smooth bore ram accelerator section 250 may  omit  the baffles 206.   In some implementations, the smooth bore ram accele rator section 250 may include one or  more rails 222.  [0056] In a second implementation 258 the dynamic ram accel erator 102 may comprise a pre‐launch  system 110 that includes a smooth bore launch tube  116.  Downstream of the smooth bore launch tube 116  the  dynamic ram accelerator 102 may comprise a smooth bo re ram accelerator section 250.  Downstream of a fi rst  smooth bore ram accelerator section 250(1) is a baff le tube section 252.  Downstream of the baffle tube  section  252 may be a second smooth bore ram accelerator sec tion 250(2).   

[0057] Some implementations of components and construction of  the baffle tube section with rails  220 are discussed in more detail with regard to FIG S. 7‐8.  [0058] FIG. 3 illustrates at 300 an enlarged view of a po rtion of a dynamic ram accelerator 102 and  the  relative  velocity  between  gas  flow  and  projectile  118  at  various  portions,  according  to  some  implementations.  For ease of illustration other elem ents of the system 100 have been omitted.  A porti on of  the dynamic ram accelerator 102 comprises a baffle t ube section 252.  [0059] In this figure, the system is shown after pressuriza tion with gas 128 of fill stages 362(1) and  362(2), and subsequent opening of the section separat or mechanisms 126.  When filled, the pressure within  the  fill stages 362 may exceed the pressure in the imme diately adjacent sections 190.  When the section sep arator  mechanism 126 between  the  fill stage 362 and  the adjacent section 190  is opened, the pressurized gas 128  moves into the adjacent section 190 due to a pressu re gradient.  Movement of the gas 128 is depicted  by velocity  of gas v _g  350.  In this illustration, the velocity of  gas 350 is away from the initially pressurized fill� �stages 362 and  towards the respective ends.  As a result, a first� �portion of gas 128 is moving upstream while a seco nd portion  of gas 128 is moving downstream.    [0060] Also shown in this figure is the projectile 118 hav ing a non‐zero velocity of projectile vp 352.    For example, the pre‐launch system 110 may have  imparted some motion on the projectile 118 before en try  into the ram acceleration system 124.   [0061] By coordinating the pressurization and release of the  fill stages 362, a relative velocity between  the projectile 118 and the gas 128 may be created,� �resulting in a ram combustion effect.  This occurs� �while the  velocity of the projectile 118, with respect to a f ixed reference frame such as the pressure tube 160,� �is relatively  low or zero.  [0062] At different locations with respect to the dynamic r am accelerator 102 this movement of the  gas 128 resulting from the pressure gradient produces  different relative velocities.  These relative veloc ities may  be  tailored  to optimize  ram  combustion by  the projectile 118 during passage  through  the  ram acceleration  system 124.  For example, at time t=0 before the p rojectile 118 reaches the fill stage 362(1) that is� �proximate to  the pre‐launch system 110, the projectile 118 encou nters onrushing gas 128.  The resulting relative vel ocity of  the gas 128 with respect to the projectile 118 is  the velocity of gas v _g1  350(1) summed with the velocity of the  projectile v _p  352.  As a result, ram combustion begins soone r, reducing the necessary overall length of the typi cal  non‐dynamic ram accelerator 102, requirements for th e pre‐launch system 110 (if any), reduction in tra nsient  accelerations, and so forth, compared to traditional  non‐dynamic ram accelerator operations.  [0063] Continuing  the  example,  at  time  t=1,  the  projectile  118  (not  shown)  has  moved  farther  downstream, past the first fill stage 362(1) and the  region, and begins to encounter the velocity of ga s 350(2)  that is downstream.  As a result, the resulting rel ative velocity of the gas 128 with respect to the  projectile 118  is  the difference between  the  velocity of  gas  v _g2  350(2)  and  the  velocity of  the projectile  v _p  352.    In  some  implementations this decrease in relative velocity dur ing later passage through the dynamic ram accelerator  102  is advantageous, as it maintains the projectile 118  at a relative velocity with respect to the gas 128� �that provides  improved ram combustion, improving overall efficiency.� �  

[0064] The  various mathematical  signs  of  the  operations  described may  be  varied  based  on  the  coordinate system used and associated signs indicative  of direction.  For example, a downstream velocity  may  be deemed positive while an upstream velocity is neg ative.  [0065] Various  implementations of  pressurization  of  fill  stages  362  and  release  of  the  gases  128  contained therein may be utilized to facilitate vario us operations.   Some  implementations are discussed with  regards to FIGS. 4‐6.    [0066] FIGS. 4‐6 depict simplified schematics of a portion  of the system 100 for ease of illustration in  depicting a sequence of events, and not necessarily  as a limitation.  Times are depicted from t = 0 t o t = 5.  These  time  labels are  for description purposes and not by way of  limitation.   The actual duration of time between  individual time labels may differ.  For example, the  duration of the interval between t=0 and t=1 may  differ from  the duration of the interval between time t=4 and t =5.  [0067] Shading in these figures is provided to differentiate  various elements, and is not necessarily  indicative of other physical parameters, such as pres sure.  [0068] Unless otherwise specified, the section separator mech anisms 126 are depicted as gate valves  for clarity of illustration and not necessarily as a  limitation.    [0069] In some implementations, fill stages 362 may be pres surized, while sections 190 that are not  used as fill stages 362 may be evacuated.    [0070] The  quantity  and  relative  arrangement  of  section  separator  mechanisms  126  are  for  illustration only.    In other  implementations  the system 100 may utilize greater or  lesser numbers of section  separator mechanisms 126.   [0071] A projectile 118  is  shown proximate  to a  first  section  separator mechanism 126  that may  separate the ram acceleration system 124 from the pr e‐launch system 110.    [0072] FIG. 4  illustrates at 400 a  first  implementation of operation of a dynamic  ram accelerator  system 100.    In this  implementation, the dynamic ram accelerator 102  incorporates one or more baffle tube  sections 202 (not shown).  [0073] At t=0 a first fill stage 362(1) comprising a porti on of the dynamic ram accelerator 102 that is  bounded by section separator mechanisms 126(2) and 12 6(3), that are closed, is pressurized with gas 128(2 ).    [0074] A second  fill stage 362(2) comprising a portion of  the dynamic  ram accelerator 102  that  is  bounded by section separator mechanisms 126(3) and 12 6(4), that are closed, is pressurized with gas 128(3 ).    [0075] A first section 190(1) bounded by section separator  mechanisms 126(1) and 126(2), that are  closed, may be evacuated.    [0076] A fourth section 190(4) bounded by section separator� �mechanisms 126(4) and 126(5), that are  closed, may be evacuated.  The chamber 114 (or othe r launch mechanism) is pressurized or otherwise prime d  for  launch.   The  first  section 190(1)  is  separated  from  the  chamber 114 by a  closed  first  section  separator  mechanism 126(1).  In some implementations the fourth  section 190(4) may omit baffles 206.  [0077] The composition, pressure, temperature, or other param eters of the respective gas 128(2) or  128(3) may be the same or may differ.   

[0078] At  t=1  the  section  separator  mechanism  126(3)  is  opened.    If  a  pressure  gradient  exists  between the first fill section 362(1) and the second  fill section 362(2), one or more of the gas 128(2 ) or 128(3)  may begin moving.  [0079] At t=2 the section separator mechanism 126(2) is ope ned.  A first pressure differential between  one or more of the first fill section 362(1) or th e second fill section 362(2) relative to the first  section 190(1)  results in upstream movement of the gas 128 towards� �the projectile 118.  [0080] At  t=3  the  section  separator mechanism 126(4)  is opened.   A  second pressure differential  between one or more of the first fill section 362(1 ) or the second fill section 362(2) relative to the  fourth section  190(4) results in downstream movement of the gas 128  towards the exit.  Meanwhile, a portion of the ga s 128  continues upstream towards the projectile 118.  [0081] At  t=4  the  section  separator mechanism  126(5)  is opened,  exposing  the  ram  acceleration  system 124 to the exterior environment.  In other i mplementations, the section separator mechanism 126(5)� � may comprise a diaphragm or other element that is l eft in place and is opened before, or penetrated by , passage  of  the  projectile  118.    Portions  of  the  gas  128  continue  to  proceed  moving  upstream  and  downstream,  respectively.  [0082] The  section  separator  mechanism  126(1)  is  opened,  and  the  pre‐launch  system  110  is  activated, moving the projectile 118 towards the onru shing upstream gas 128.  [0083] At  t=5 the projectile 118 encounters  the onrushing upstream gas 128, producing a  relative  velocity that is a sum of the first velocity of ga s 350(1) and the velocity of the projectile 352.   With this relative  velocity, ram combustion may begin or be sustained.    In some  implementations, an  initiator may be used to  initiate  ram combustion.   For example,  the projectile 118 may  include a pyrotechnic  flare  that  serves as an  ignition  source or  controlled,  timed,  triggered  in‐tube  fixed  location(s)  ignition  (spark, pyros,  and  so  forth)  sources may initiate ram accelerator start at even l ower velocities than traditional or dynamic ram accel erator  without these secondary energetic ignition sources.  [0084] With  ram  combustion  initiated,  the  projectile  118  accelerates  downstream  and  exits  the  dynamic ram accelerator 102.  [0085] FIG. 5 illustrates at 500 a second implementation of  operation of a dynamic ram accelerator  system 100 with one or more additional gas reservoir s 550.  The system 100 may include one or more re servoirs  550 that serve to provide additional buffering capaci ty of the gas 128, provide a controlled egress of  gases 128  from the pressure tube 160, or other functions.  Th e reservoir(s) 550 may store some quantity of gas 1 28 at a  particular pressure for use during operation of the  ram acceleration system 124, and have passageways siz ed to  provide a desired  flow  rate of  the gas 128  therein  to  the pressure  tube 160.    In  some  implementations  the  reservoir 550 may comprise one or more of the suppl y tanks 152.    [0086] A  combustible gas pushed by an  inert  that by  the  time  the projectile passes  the  reservoir  entrance,  since  the  gases  are  inert,  it  won't  induce  a  detonation  or  an  unstart  condition  stopping  ram  combustion,  since  it will have naturally  stopped  combusting and  is drifting or  coasting  in  the  inerts.  In  the  implementation depicted, a reservoir 550 is fitted to  the pressure tube 160 in section 190(4), proximate� �to the   

exit.  In this implementation, the dynamic ram ac celerator 102 may incorporate one or more baffle tub e sections  202 (not shown).  [0087] In some implementations one or more of the pressure� �tube 160, or the reservoir 550 may be  smooth bore, baffled or otherwise  shaped, and  comprise  a  valve 126  to  control  the  exit gas  velocity.    The  reservoir 550 may store one or more gases with grad ient or separate gases and fuel injection, as the g as enters  the section 190, creating upstream flowing gas 128.  [0088] At t=0 a first fill stage 362(1) comprising a porti on of the dynamic ram accelerator 102 that is  bounded by section separator mechanisms 126(2) and 12 6(3), that are closed, is pressurized with gas 128(2 ).    [0089] A second  fill stage 362(2) comprising a portion of  the dynamic  ram accelerator 102  that  is  bounded  by  section  separator  mechanisms  126(3)  and  126(5),  that  are  closed,  and  the  reservoir  550  is  pressurized with gas 128(5).  A section separator me chanism 126(6) between the reservoir 550 and the sec ond  fill stage 362(2) is open.    [0090] In this implementation the section separator mechanism  126(4) may be omitted or remain in  the open state.  [0091] A first section 190(1) bounded by section separator  mechanisms 126(1) and 126(2), that are  closed, may be evacuated.    [0092] The chamber 114 (or other launch mechanism) is press urized or otherwise primed for launch.   The first section 190(1) is separated from the chamb er 114 by a closed first section separator mechanism  126(1).  [0093] The composition, pressure, temperature, or other param eters of the respective gas 128(2) or  128(5) may be the same or may differ.  [0094] At t=1 an additional gas 128(6) is introduced into  the reservoir 550.    [0095] At  t=2  the  section  separator mechanisms 126(2) and 126(3)  are opened.   A  first pressure  differential between one or more of the first fill  section 362(1) or the second fill section 362(2) rel ative to the  first section 190(1) results in upstream movement of� �the gas 128 towards the projectile 118.  [0096] At t=3 the additional gas 128(6) continues to be in troduced into the reservoir 550.  As a result,  the gas 128(6)  is proximate to the exit while a portion of the ga s 128(5)  is pushed upstream.   Meanwhile, a  portion of the gas 128 continues upstream towards th e projectile 118.  [0097] The  section  separator  mechanism  126(1)  is  opened,  and  the  pre‐launch  system  110  is  activated, moving the projectile 118 towards the onru shing upstream gas 128.  [0098] At  t=4 the projectile 118 encounters  the onrushing upstream gas 128, producing a  relative  velocity that is a sum of the first velocity of ga s 350(1) and the velocity of the projectile 352.   With this relative  velocity, ram combustion may begin or be sustained.     [0099] At t=5 the section separator mechanism 126(6) is clo sed and the section separator mechanism  126(5) is opened to allow passage of the projectile� �118 to exit the dynamic ram accelerator 102.  With  the section  separator  mechanism  126(5)  open,  a  portion  of  the  gas  128  may  move  downstream,  into  the  ambient  environment, respectively.  [00100] In other implementations, the section separator mechan ism 126(5) may comprise a diaphragm  or other element that is left in place and is open ed before, or penetrated by, passage of the projecti le 118.     

[00101] FIG. 6  illustrates at 600 a  third  implementation of operation of a dynamic  ram accelerator  system 100 with a moveable  cap or moveable diaphragm 640 or  variable mass  and material  type  to  tailor  acceleration and relative gas velocity and a  reserv oir 550.  In the implementation depicted, a reservoi r 550 is  fitted to the pressure tube 160 proximate to the ex it.  In this implementation, the dynamic ram acceler ator 102  may incorporate one or more baffle tube sections 202  (not shown).  [00102] At t=0 the reservoir 550 is pressurized with gas 12 8.  The reservoir 550 is separated from the  pressure tube 160 by section separator mechanism 126( 6) that is closed.  [00103] In this implementation the section separator mechanism s 126(2)‐(4) may be omitted or remain  in the open state.  [00104] A  first  section 190(1)  is bounded by  section  separator mechanisms 126(1) and 126(5) and  126(6), that are closed.  The first section 190(1)  may be evacuated.    [00105] Placed within the first section 190(1) is a moveable  diaphragm 640.  The moveable diaphragm  640 may comprise an assembly that restricts or preve nts flow of gas 128 past itself but is able to mo ve upstream  along the dynamic ram accelerator 102.  For example,  the moveable diaphragm 640 may have a profile that  is  the same as, or similar to, the projectile 118.  [00106] The chamber 114 (or other launch mechanism) is press urized or otherwise primed for launch.   The first section 190(1) is separated from the chamb er 114 by a closed first section separator mechanism  126(1).  [00107] At t=1 the section separator mechanism 126(1) is ope ned, and the pre‐launch system 110 is  activated, moving the projectile 118 downstream, towar ds the exit.  [00108] At t=2 the section separator mechanism 126(6) is ope ned.  A first pressure differential between  the reservoir 550 relative to the first section 190( 1) results in gas 128 and the moveable diaphragm 64 0 being  displaced upstream, towards the oncoming projectile 11 8.  [00109] At  t=3  the gas 128 and  the moveable diaphragm 640 continue moving upstream,   and  the  projectile 118 continues moving downstream towards the  exit.  [00110] At  t=4  the  projectile  118  enters  a  baffle  tube  section  252  and  encounters  the  onrushing  moveable diaphragm 640 and gas 128.  The moveable d iaphragm 640 is penetrated by the projectile 118, or  the  moveable  diaphragm  640 may  be  destroyed  before  encountering  the  projectile  118.   With  the  encounter  between the projectile 118 and the onrushing gas 128  producing the relative velocity, ram combustion star ts.    [00111] At t=5 the section separator mechanism 126(5) is ope ned to allow passage of the projectile  118 to exit the dynamic ram accelerator 102.  With� �the section separator mechanism 126(5) open, a porti on of  the gas 128 may move downstream, into the ambient e nvironment, respectively.  In some implementations, th e  section separator mechanism 126(6) is closed before p assage of the projectile 118.  [00112] In other implementations, the section separator mechan ism 126(5) may comprise a diaphragm  or other element that is left in place and is open ed before, or penetrated by, passage of the projecti le 118.        ADDITIONAL DESCRIPTION OF IMPLEMENTATIONS     

FIRST IMPLEMENTATION  [00113] A  first  implementation utilizes  an  evacuated  launch  tube  116.   A  first  section  of  the  ram  acceleration system 124 is evacuated to a low pressu re, while a second section “fill stage” is fille d above desired  operational pressure.  A closed valve maintains the  gas in the fill stage 362 until opened.  The fill� �stage 362 acts  as a gas supply that flows upstream into the evacua ted section of the ram acceleration system 124 secti on once  the valve is opened.  The timing of the opening of  the breech valve or other pre‐launch system eleme nt and the  valve of  the  fill  stage 362 may be  synchronized or  sequenced with  the  timing of  the  start of projectile 118  movement  to  optimize  velocity  and  position  of  the  projectile  118  as  it  comes  into  contact  with  the  ram  acceleration system 124 gases 128 at a pressure that  is efficient for ram acceleration system 124 combus tion.   The upstream flowing gases 128 meet with the downstr eam projectile 118 in the ram acceleration system 12 4  to provide a relative velocity for combustion start  and operation.  For long ram acceleration system 124  sections  this method is particularly efficient because the pro jectile 118 may remain stationary until the fill sta ge valve  (and other  valves  in  some  implementation)  are  fully open due  to  the  time of  gas  transit  through  the  ram  accelerator sections downstream of the projectile.  [00114] The use of  two  fill  stages 362 provides different  sections of  gas 128  to move  in different  (opposite) relative velocities.  As a result, as the  projectile 118 enters the gases 128 released from  the first fill  stage 362, the relative velocity between the projecti le 118 and the oncoming (upstream) gases 128 is inc reased.   This allows  the projectile 118  to achieve  initial velocity at a  lower absolute velocity with respect to  the  ram  acceleration system 124 structure.  In comparison, as  the projectile 118 travels downstream, it encounters  the  downstream gases 128  released  from  the second  fill stage 362.   These gases 128 are  travelling  in  the same  direction as the projectile 118, reducing the relativ e velocity.  While still above the initial velocity,  this reduction  in relative velocity maintains the projectile 118 wit hin a desired range of thrust coefficients.  (See C . Knowlen,  et al, “Dynamic ram acceleration system 124 as an� �Impulsive Space Launcher:  Assessment of Technical R isks”,  FIG.  6.)  This may also facilitate the use of th e same gas mixture 128 between adjacent sections.   For example,  the projectile 118 may first encounter a first gas  mixture 128 from the first fill stage 362, and then  encounter  the same first gas mixture 128 in the second fill  stage 362, while maintaining the desired thrust coeff icient.  The  projectile 118 may then move into a third section u sing a second gas mixture 128 having an upstream ve locity,  a fourth section using the second gas mixture 128 h aving a downstream velocity, and so forth.  [00115] The pre‐launch system 110 may include a breech val ve that is operable to provide an opening  with a time‐variable cross‐sectional area or stage d  injections between the  launch gas system and the  launch  tube  116.    This  allows  for  a  variable  flow  rate  of  gases  128  from  the  pre‐launch  system  110  into  the  ram  acceleration system 124 and allowing controlled accele ration of the projectile 118.  [00116] The  first  implementation may omit  the use of any  internal  consumable elements,  such as  diaphragms.  In one implementation an exit diaphragm� �or exit valve may be used to permit the projectile  118 to  pass into the surrounding environment.    SECOND IMPLEMENTATION   

[00117] A second implementation is a variation of the first� �implementation, where a valve in the ram  acceleration system 124 is open or opens and allows� �the ram acceleration system 124 sections and the la unch  tube 116 to equalize in pressure.  The ram accelera tion system 124 and launch tube 116 are filled to  a target  pressure below the intended operational pressure of t he ram acceleration system 124.  The start gun or  other  element of the pre‐launch system 110 pushes the pr ojectile 118 while the projectile 118 pushes the ups tream  gases 128 ahead of  the projectile 118.   The upstream gases 128 are at a substantial, but  significantly  lower  pressure  than  the breech  and  launch  tube  116,  allowing projectile  118  acceleration  and high  velocity.   An  optional active or passive vent system at the launch  tube 116 to ram section interface may vent out th e gases  128 being pushed by the projectile 118.  As the pr ojectile 118 enters the ram acceleration system 124  stage, an  area change occurs.  For example, the launch tube 1 16 has a smaller inner diameter than the ram accele ration  system 124.  This transition in cross‐sectional are a results in a decrease in the pressure of the gas es 128 being  pushed by the projectile 118.   Additionally, the relative velocity between the gas� �128 and the projectile 118  produces  the  initial  velocity.   As a  result of  the  local pressure decrease  resulting  from  the  change  in  cross  sectional area, the launch tube 116 gases 128 are p rovided with a volume into which to expand and slow ‐down,  thus enabling a ram effect start for combustion.  I n a system having a relatively short overall length,  this may  reduce the opening velocity requirement of or elimina te all‐together the need for the upstream ram valv e.  [00118] In some implementations the launch tube 116 may be  filled with a different gas 128 than the  ram section, for example air instead of methane‐air , to prevent any unintended initiation of combustion� �ahead  of the projectile 118.   For example, unintended combustion ahead of the pro jectile 118 may result from gas  blow‐by around the projectile 118, projectile 118 n ose shock heating while transiting the launch tube 1 16, and  so forth.  Such unintended combustion could substanti ally slow the projectile 118 down with high combusti on  pressures and/or interfere with ram acceleration syste m 124 combustion.    THIRD IMPLEMENTATION  [00119] A third  implementation utilizes a partial, or no, evacuation  of the  launch tube 116 and the  pressure of the gun  launch  is used similar to a two‐stage  light gas gun  in which the projectile 118  is used to  increase  the pressure of  the  gas 128  (fluid) ahead of  the projectile 118.   The  ram acceleration  system 124  geometry (volume) is well‐defined ahead of the proj ectile 118 and Press1*Vol1 = P2*Vol2 ideal gas law  as a first  approximation to the pressurization, shows the velocit y of the projectile 118 still accelerating to a suf ficient  velocity for ram acceleration operations.  This imple mentation avoids the use of any evacuation requiremen ts  on the  launch tube 116, and eliminates the requirement for  segmentation between the  launch tube 116 and  ram acceleration system 124 stage, thus simplifying c onstruction and operations.  This implementation may  be  used  in  combination  with  other  implementations  to  accommodate  zero  velocity  or  lower  velocity  start  requirements.    [00120] FIGS. 7‐8 depict  implementations of a baffle tube section with rails  220, according to some  implementations.    [00121] FIG. 7 depicts at 700 two views of a first impleme ntation of the baffle tube section with rails  220.  At 702 a first view depicts a baffle tube s ection with rails 220 in assembled form, as well as  examples of an   

unassembled rail 222 and unassembled baffles 206,  with the pressure tube 160 and other elements omitte d for  ease of illustration, and not necessarily as a limit ation.  Depicted are four rails 222 and a plurality  of baffles 206.   Each rail 222 may  include one or more engagement features, such as slo ts or notches.   Each baffle 206 may  include one or more engagement features, such as slo ts, notches, tabs, and so forth.  In this implement ation the  baffle 206 comprises slots disposed along the outer  circumference of the baffle 206.  When assembled, th e rails  222 may be joined, by at least the mechanical engag ement features, to the baffles 206.  In this implem entation  the rail notches and baffle notches are  interfaced with the rail 222  inserting  from the outer diameter of the  baffle 206, which may produce intermittent, discontinu ous rail contact with the projectile 118 while incre asing  the  interference drag with projectile passage.   This arrangement may  improve overall cost efficiency and the  reduced contact area of the rail‐projectile interfac e may be minimized to reduce rail drag between the� �projectile  118 and the rail 222.  [00122] In some implementations, contact between the projectil e 118 and the rail 222 may introduce  additional  drag  during  projectile  passage.  The  contact  area  of  the  rail  222  to  projectile  interface  may  be  minimized to further reduce this projectile to rail  drag.  For example, the profile or portion of the  rail that comes  into contact with the projectile may be rounded, gro oved, knife‐edged, and so forth.  In some implemen tations  a lubricant may be applied to the rails 222 prior  to projectile passage.     [00123] At 750 a view of the completed assembly is shown,  with the engagement features providing  mechanical engagement between the rails 222 and the  baffles 206.  Additional forms of engagement may als o  be utilized, such as welding, wedges,  fasteners, and so  forth to  join the baffles 206 to the rails 222.   During  passage, a gap may be present between the projectile  118 and the inner diameter of the baffles 206.     [00124] FIG. 8 depicts at 800 two views of a second  implementation of the baffle tube section with  rails 220.   At 802 a  first view depicts a baffle tube section with rails� �220  in assembled form, examples of an  unassembled rail 222 and unassembled baffles 206, and  the pressure tube 160, with other elements omitted� �for  ease of illustration, and not necessarily as a limit ation. Depicted are four rails 222 and a plurality  of baffles 206.   Each rail 222 may include one or more engagement fe atures, such as slots, notches, tabs, and so forth.� � Each  baffle 206 may include one or more engagement featur es, such as slots or notches.  In this implementati on the  baffle 206 comprises slots disposed along the inner  circumference of the baffle 206.  When assembled, th e rails  222 may be joined, by at least the mechanical engag ement features, to the baffles 206.  In this implem entation  the rail notches and baffle notches are interfaced w ith the rail 222 being inserted from the inside dia meter of  the  baffle  206.    This  arrangement  provides  continuous  rail  contact  with  the  projectile  118  without  the  intermittent  notches  depicted  with  regard  to  the  arrangement  of  FIG.  7.    In  some  implementations,  this  continuous contact may introduce additional drag betwe en the rail and projectile during projectile passage.  The  contact area of the rail to projectile interface may  be minimized to further reduce this projectile to  rail drag.  For  example, the profile or portion of the rail that co mes into contact with the projectile may be rounded,  grooved,  knife‐edged, and so forth.  In some implementations  a lubricant may be applied to the rails 222 prior  to projectile  118 passage.     [00125] At 850 a view of the completed assembly is shown,  with the engagement features providing  mechanical engagement between the rails 222 and the  baffles 206.  Additional forms of engagement may als o   

be utilized, such as welding, wedges,  fasteners, and so  forth to  join the baffles 206 to the rails 222.   During  passage, a gap may be present between the projectile  118 and the inner diameter of the baffles 206.         IMPLEMENTATIONS OF RAM ACCELERATION SYSTEM CONSTRUCTION   [00126] A baffle tube section 202 ram acceleration system 12 4 (BTRA) utilizes a series of baffles 206  within the ram acceleration system 124.  In some im plementations baffles 206 may be fabricated from a s olid  block of suitable material, such as steel.  Monolith ic segments (one or more baffles 206) are stacked t ogether  forming the sequence of baffles 206 with a rail 222  system and inner (minor) diameter of the bore that  are the  same and constant with the outer tube.  A variable� �baffle 206 may be used for low‐speed start operat ions such  as described herein.    [00127] One consideration with the use of baffles 206 is th e proximity of the projectile 118 to the minor  diameter of the baffle 206.  A non‐zero correct s pacing is optimal for allowing the gases 128 and co mbustion  processes to react against the projectile 118 to ram  accelerate, while the shoulder‐to‐shoulder spacing  of the  projectile 118 and the baffle 206 and the gap creat e temporary high‐pressure zones.    [00128] The constant separation of  the gap between  the projectile 118 and  the baffle 206 may be  provided in some implementations by the rail 222 inn er dimension which may be manufactured continuous and   subcaliber to the baffle 206 minor diameter.  The r ail 222 provides smooth passage for the projectile 1 18 transit,  provides  gap  separation  between  the  projectile  118  and  the  baffle  206,  preventing  significant  canting  or  “balloting” of  the angle of  the projectile 118 while  in  the BTRA section.   This  is advantageous, as undesired  canting could result in an unintended collision betwe en the projectile 118 and the baffles 206 or other� �portions  of the ram acceleration system 124.  By using the  implementation described herein, the rail 222 provides  the  separation as well as a continuous structural load t ransmission path from the baffle 206 to baffle 206  volumes  resulting  from  combustion  and  other  effects  back  to  the  outer  pressure  tube  160  interface  of  the  ram  acceleration system 124.  [00129] This allows the ram acceleration system 124 to be c onstructed such that the outer diameter  may be  varied  to allow  for  larger area  ratio  for  lower  speed  start and  smaller area  ratios  for higher  speed  operations.  This simplifies construction, such as tu nnel boring to provide a path for the ram accelerat ion system  124.    [00130] The path of the ram acceleration system 124 may com bine one or more curves in one or more  planes.  For example, the ram acceleration system 12 4 installed on Earth may describe a path that takes  into  consideration Coriolis force.  [00131] A combination of interlocking features may allow the� �diameter, thickness, and spacing of the  baffles 206 to be tailored.  This allows the volume  of combustion at any point within the ram accelera tion system  124 to be controlled.    [00132] The  ram  acceleration  system  124  may  include  other  features.    For  example,  the  ram  acceleration system 124 may include one or more vent s.  In some implementations reverse circulation may  be   

provided to vent around a baffle 206 and towards� �the projectile 118.  The rails 222 may protrude pa st the baffle  206, allowing gas‐projectile 118 gap while preventin g canting.    [00133] In some implementations python or labyrinth seals may  be used between different portions  of the system.  For example, python seals or other� �seals may be used to seal between baffle tube sect ion 202  sections.  [00134] One or more fastening techniques may be used to aff ix a rail 222 to a baffle 206.  For example,  pins, bolts, wedges, welds, adhesive, mechanical inter face, threaded fasteners, and so forth.  [00135] A locking wedge on or near the outer (major) diamet er of the baffle 206 structurally locks the  baffle 206 to the rail 222.  Allowing the rail 222  to take a pinned (or fixed, etc.) bending load of  the unsupported  notched section of the baffle 206.   The  lower section of the baffle 206  is retained by a  locking  interface and  notch in the rail 222, fully pin‐supported by the� �inner diameter section of the rail 222.  The rail� �222 section with  notches  is assembled from the outside diameter to the  inside.   Tie rods may be used to connect baffles 206,  assisting with beam loads.  In some implementations  the transport tubes may also be load bearing.  This  allows  in manufacturing the bore dimensions to be easily ma intained using a calibrated rod to set the distance� � between  rails 222 during, welding, for example of the baffle s 206 to the rails 222.  This allows the rail 222  dimensions to  be precisely managed. The baffles 206 (or sweepers)  may be connected with one or more rails 222 that a ssemble  self‐aligning from the inside out (as Fig 8) or o utside (Fig 7).  The rails 222 and the baffles 206  may be slotted to  fit puzzle‐like together to share the structural  loading and an  inner rod will set the rail 222 spacing precisely  during  assembly  and  possibly  welding/adhesion  is  required.    Locking  structure  with  tack  welding  may  be  sufficient to handle pressure loads on baffles 206.   The rails 222 will provide that subcaliber stand‐ off to prevent  the projectile from striking the edge of the baffle� �206.  The baffle 206 is a means by which the rel ative velocity  may be controlled, and may also be used to manage  drag and alignment of the projectile 118 relative to  the  baffle 206.    [00136] In some implementations a venting path may be provid ed from the pre‐filled launch tube 116  around the baffles 206 as the projectile 118 approac hes.  As discussed above, the area change of the b affle 206  compared  to  the  launch  tube 116 assists  in expansion and  lowering of pressure ahead of  the projectile 118  compared to a full caliber launch tube 116.    [00137] A “T” (“tee”) of ram gases and inert gases  may be injected at an angle to the ram acceleration   system 124 section, allowing continuous back‐filling� �of ram acceleration system 124 gases 128 while thos e gases  128 push  towards  the  low pressure  section  (launch  tube 116) and  evacuated  ram acceleration  system 124  sections.  As a result of the angle, the projectile  118 is allowed to transit past the injection tube.   The gases 128  may be sequenced  to prevent any undesirable combustion or detonation d uring projectile 118  transit.   This  “parallel” gas source acts like a shock tube sou rce keeping the ram acceleration system 124 section  filled to the  right pressure and velocity of the gases 128.  [00138] Features such as rail 222 to inner‐tube diameter s pacing, diameter, or in case of baffle tube  section 202 ram acceleration system 124, baffle 206  angles and spacing and geometry can be optimized to� �match  the desired gas velocity, and relative velocity gas  pressure required to optimize the flow field is matc hed to best  ram acceleration system 124 performance for ram accel eration system 124 masses and geometries (nose angles ,   

length, center of gravity (CG)), shock induction f eatures (protuberances), and on‐board propellants (so lid fuels  or oxidizers on the board as function of radius and  length, etc.)  [00139] In some  implementations,  the notches of  the  rail 222 and  the baffle 206 may be arranged  opposite one another, allowing the rail 222 to be i nserted from the inner diameter.  Loading supports m ay be  inverted where structural pinned supports of the baff le 206 form the rail 222 from the notch directly a nd the  pins, bolts, or wedges are inserted at the interior� �location.  This allows adjustment of the rail 222  concentricity  and gap, by using a long calibrated oversized projec tile 118 cylinder to set the alignment of the rails  222 during  assembly and attachment.  This approach allows for s mooth rail 222, continuous between rail 222, likely  offering  lower  intermittent drag and scalloping between  rail 222 sections, as well as providing direct  reaction of  the  larger span simple load supports interacting between  baffle 206 and rail 222.  For example, the larger  the span,  the higher the  load.   Likewise,  the shorter  the  inner span,  the  lower  the  load on the pins,  if used.    In some  implementations a pin may be avoided all together by  using a joint at the bottom (smaller diameter area  of the  notch) and using a tack weld at the outer perimeter  to support the baffle 206 with the rail 222.  [00140] As shown in the figures, the inner rail 222 may be  relatively smooth.  The rails 222 keep the  projectile 118 from canting, while the gap between t he inner rail 222 and the inner diameter of the ba ffle 206  allows the shockwave effects desired for ram accelera tion combustion.    [00141] In some implementations, the gap between the pressure  tube 160 and the baffle 206 and/or  rail 222 may be filled with a solder/weld alloy, or  temperature or pressure activated adhesive.  This a llows for  simple assembly of the rail 222 and pressurize conta ct assembly and welding and fusing of the rail 222� �and or  baffle 206 section to the inner wall of the pressur e tube 160.  The temperature or pressure change of� �a long  over‐caliber projectile 118 as an alignment tool ca n swell at a higher rate than the steel tube and  rail 222 for  example, or rails 222 and or baffle 206 could have� �different coefficients of thermal expansion (CTE) for cing the  high‐pressure contact and better bonding for metal  or composite adhesion of the rail 222 and baffle 20 6 to the  tube walls.    This  allows  for  long  sections of  baffle  206  to  be manufactured  quickly  and  cheaply.    In  some  situations, manufacture may occur in‐situ.    [00142] The baffles 206 or rails 222 themselves may be fibe r or steel (rebar) reinforced and then cast  by section to final form to create the baffle 206  and rail 222 section with the metal, composite, and� �so forth.   The portions comprising a rail 222 and/or baffle 206  may involve critical geometry as they come into co ntact or  are near the projectile 118 during transit.  In com parison other elements are less critical during manuf acture,  such as the inner diameter of the pressure tube 160 .    [00143] The pressure tube 160 may comprise fiber reinforced  material.  [00144] The valves described herein may comprise  re‐usable valves  that are operable  to  transition  between a closed and an open state.  In some imple mentations the valves may include a flapper, ball, g ate, dual  clam shell, and other valve types.  In other implem entations the valve may comprise a diaphragm or sing le‐use  device.   Valves may be mechanically, pneumatically, electrical ly, magnetically, chemically, or pyrotechnically  operated.  [00145] In some implementations the valves may provide a var iable cross‐sectional area over time, to  provide for controlled mass flow per unit time.   

[00146] In some implementations, passages, pipes, or other fe atures may be included in one or more  of  the pressure  tube  160,  the  baffles  206,  or other  structures  to  allow  for  transport of  gases  128  to  their  respective sections.    DISCUSSION OF DYNAMIC RAM ACCELERATION SYSTEM  [00147] In some implementations, the following components of  the ram acceleration system 124 may  be present.  In some implementations, one or more o f these components may be omitted, or other componen ts  used to provide the same or similar functionality. � �  [00148] A breech which provides gas chemical energy  for movement of a projectile 118 may  start  motion.  Motion may result from pressure of a cold� �gas or combustion of a gas that is initiated via  spark, heat,  compression, and so forth.  Other systems may be us ed.  [00149] A breech throat is the interface between the breech� �and launch tube 116.  The breech throat  holds an obturator 120 and a projectile 118 prior t o a start gun launch event.  In some implementation s, plastic  separators  or  cups  may  be  used.    The  interface  may  be  bolted  or  bolted‐thread‐compressed  mylar  thin  diaphragms.  [00150] A launch tube 116 may be evacuated between the bree ch and a first ram section.  [00151] An obturator 120 may be connected to the base of t he projectile 118.  Transmitting the breech  pressure load to push the projectile 118 up to ram� �speeds.  The obturator 120 also provides a gas dyn amic start  function at point of contact with the ram gases 128 .  The obturator 120 may include a sealing mechanis m.    [00152] A projectile 118 may be either a finned projectile  118, for instance, with a shoulder diameter  sub‐caliber to the  launch tube 116 diameter with  fin spacing allowing  for ram gas passage and compression  around the ram projectile 118 body or an axisymmetri c projectile 118 flying through the baffle tube sect ion 202  or spacers with no fin allowing for ram gas passage  and compression around the ram projectile 118 body� �through  the baffles 206.  [00153] An entrance diaphragm or cap preventing gases to ent er launch tube 116 via pressure retaining  may burst at impact or upstream timing.  This may  be omitted in one or more of the implementations de scribed  herein.  [00154] Initial stages or sections 1, 2, …, N of the ram  acceleration system 124 may use gases 128, such  as a mixture of one or more of fuel, oxidizer, or� �diluent premixed at pressure to affect ram accelerat ion.  [00155] Stage separators prevent stage gases 128 from mixing� �during fill.  The stage separators may  comprise ball valves, plastic separators, or cups.   The stage separators may be bolted or thread‐comp ressed  mylar thin diaphragms.  These may comprise a permane nt valve that is actuated or replaceable diaphragms  that  are burst actively with, for example a pyro initiati on, gas initiated, or simply a passive piercing impa ct.  [00156] An exit diaphragm or end cap may prevent ram accele ration system 124 gases at pressure from  exiting, prevent outside  atmosphere  from entering, and  allow projectile 118 passage.    For example, plastic  separators or caps may be used.  The diaphragms may  be bolted or thread‐compressed mylar thin diaphrag ms.  [00157] The ram start velocity relative velocity (initial vel ocity) between the projectile 118 and the ram  acceleration system 124 gas may be 1100 m/s for Nit rogen (diluent) based fuel/oxidizer, or may be lower,  such   

as 550 m/s for baffle tube section 202 ram accel eration systems 124.  The diluent gas (N2, Co2, etc .) is used to  manage  sound  speed  and  provide  a  fluid  medium  for  ram  jet  compression  during  projectile  118  in  ram  acceleration system 124 start and operation while the  pre‐mixed fuel and oxidizer provide the energy so urce for  start and sustained combustion.  [00158] For example: a 2.2 Ch4 + 9.5 Air molar ratio has  very predictable start performance at 1100  m/s for small projectiles (100 gram approximate mass) .  In a research setting, a high performance cold  gas gun  such as high pressure helium is used to push projec tiles to Mach 2.5 (relative to the ram dases downst ream of  the launch tube 116 barrel.)  Due to sound speed o f helium at medium to high pressures (6000 psi) in� �a 38 mm  (1.5”) tube instance is sufficient to bring this p rojectile 118 to even higher velocities than 1100 m/ s without the  need for an intermediate ram acceleration system 124� �stage to move from 1100 m/s to 1500 m/s for entry  into  other ram acceleration system 124 configurations.  [00159] Helium gas operations are well known but have seriou s drawbacks.   The cost of helium gas  itself is expensive and specialized equipment is requ ired to pump from nominal tank pressures from indust rial  suppliers  (2000  psi)  up  to  6000  psi  are  also  expensive  from  a  capital  standpoint  as well  as  slow  from  an  operational standpoint.  The use of hydrogen, also w ith a favorable sound speed has lower cost operation s for  the gas itself, but also requires expensive complex  pumping systems to similar pressure and due to the  ease of  flammability of the hydrogen gas, presents difficulty.   Additionally the use of other types of specialty� �gas guns  such as two stage gas guns with pre‐heating of ga ses also provides similar if not higher levels of c omplexity and  costs to have sufficient performance to bring various  projectiles 118 up to velocity to produce ram acce leration.   Some of the beneficial values of  light gas guns  is that there  is no requirement  for a combustion mechanism  (spark plug, etc.), no heat buildup or combustion pr oducts to coat and/or contaminate the launch tube 11 6 and  breech, as well as the low temperature operations of  the gas from the breech to the launch tube 116 w ith low  temperature, there is very little potential for erosi on of the interface between the breech and the laun ch tube  116 called the throat, nor erosion of the  launch tube 116  itself.   However, this simplicity of operation comes  with complexity and cost as discussed above in the  gas 128 and pressurization operations, but it also c omes with  complexity of release of the gases to initiate movem ent of the projectile 118.  In some implementations� �one or  more fixed diaphragm stages are manually placed and  mechanically sandwiched (both, threaded, etc.) where  the breech  is  filled  to  full pressure and  the diaphragm(s) are broken  in  sequence  to allow  the  rush of high  pressure gas 128  to provide a high  force and  thus high acceleration  to activate movement behind  the  ram  acceleration system 124 projectile 118  (and obturator 120).   This sequence may be started by a mechanical  release of breaking mechanism on the diaphragms, or  the pressure exceeding the strength of the diaphragms  is  enough  to break  the diaphragm and begin projectile 118 acceleration.   Placement and  replacement of  this  method may be expensive and time consuming.  Automat ing the process with diaphragm caps or plugs replaci ng  the sandwiched diaphragms that mechanically repetitivel y seats, seals, and releases reliably at high pressu res  (6000 psi) is possible, but due to the high pressur e requirements this process requires significant desig n strength  and high tolerances to work repetitively.  [00160] Other methods of start guns such as combustion gas  guns (CGG) or combustion light gas guns  (CLGG) operate to create mass driver motion with com bustion of some or all of the gas 128 in the tube  behind   

the projectile 118.  The heat and pressure create d from the combustion (such as stoichiometric methane  + pure  oxygen or stoich methane‐air) are ignited and then� �move the projectile 118 (and the gas 128) down the  tube  providing velocity for ram acceleration.  The value  of combustion gas guns as the ram acceleration syste m 124  start gun as the sole means of creation of start v elocity for ram acceleration system 124 projectiles 1 18 is at first  glance a simpler and more elegant method for a star t gun.  The combustion gas gun allows for low fill  pressure  of the propellant gases 128 (fuel, oxidizer, and dil uent or inert) while there is substantially less gas  mass required  and fill pressure approximately an order of magnitude  compared with cold gas and light gas start guns.   There  are  problems  associated with  combustion  guns  as  start  guns  such  as  the  rapid  temperature  and  pressure  increases of the gases 128 at ignition create high  pressure and temperature loading on the breech, launc h tube  116, and  filling equipment  (lines, valves, etc.), as well as high pressure and� � temperature  spikes on  the  ram  acceleration system 124 projectile 118 and the obtura tor 120.  A 20‐50X pressure spike multiple over f ill pressure  may be experienced on the upstream end of the breec h  and on the base of the obturator 120 attached  to the  projectile 118.  For example, a 500 psi fill of Ox ygen + methane in stoichiometric conditions may have� �pressure  spikes up to 70,000 psi.  The pressure spike agains t the areas that obturate the projectile 118 to get  up to speed  for light mass projectiles (100 grams and 38mm diame ter) may produce extreme forces and thus acceleration s  on the structure.  The projectile 118 and obturator� �120 may experience 10,000’s to 100,000’s of “G ’s” multiples  of earth gravity of 9.81 m/s^2, thus large destructi ve loads are pressing on the projectile 118 and any  payload  encapsulated (electronics, satellite, passengers, etc.)� � This then requires significant structural capability  in the  breech  as well  as  heavier  and more  structurally  capable  obturators  120  and  projectiles  118.    The  heavier  structures  in turn require more mass and thus more start gun  propellant and pressure to get up to ramming  velocities of 850 m/s to 1100 m/s.  One additional� �issue that also affects the reliability, repeatabilit y, cost, and  timing of operations is the throat erosion (breech t o launch tube 116) and launch tube 116 erosion due� �to high  temperature gases 128 created in the combustion event .  [00161] Rather than using solid gas generator materials such� �as black powder, gun powder, ANFO, etc.,  in one implementation, to use low cost gaseous combu stion propellants such as methane, hydrogen, oxygen,  air (21% ox, 78% nitrogen etc.) for ease of handlin g, safety, and ease of evacuation and cycle time of  propellants.   Also, it is preferable, but not required for the co mbustion gun system to consume all of the propellant s leaving  no additional fuel or oxidizer after combustion, thus  the goal is stoichiometric mixtures that leave noth ing but  CO2, H2O, and trace amounts of CO, etc., and any i nert gases (such as nitrogen, etc.).  [00162] A key differentiator between operability of guns and� �the ram acceleration system 124 is that  in guns, a significant portion of the hot combustion  propellants reach the speed of the projectile 118.� � With the  above specified gaseous propellants comes higher tempe ratures than typical powder guns.  A powder gun may   have a gas temperature of 1600 degrees Kelvin compar ed to 3000 degrees Kelvin or higher for Stoich Meth ane‐ Pure Oxygen for instance for a combustion gun.  Wit h that gas mass, gas temperature, and the gases mov ing at  high velocities (1000 m/s or more) it creates a pot entially high erosive flow causing wear and change o f diameter  of the breech, launch tube 116 (barrel), and the th roat.  In some cases the throat joining the breech� �and the  launch tube 116 is a neck down where there is sign ificant chamberage between the breech diameter (larger )  and the launch tube 116 diameter and the throat con verges the flow from a large diameter to the projec tile 118   

diameter.  This change in area also influences si gnificant further temperature and pressure loading on� �the throat.   Additionally, the throat is where the projectile 118� �and obturator 120 sit statically prior to combustion  and in  the case of a gas‐filled breech, the obturator 120 ‐projectile 118 unit may provide the sealing mechan ism during  the breech filling process.  This has been done wit h bridgeman seals, o‐rings, and a variety of other  mechanisms  such  as  shear  and  locking mechanisms.    The  throat may  see  a  high  pressure  differential  and  temperature  differential between breech and launch tube 116.  Th e highest heat flux and any changes in geometry, jo ints,  etc. under supersonic or hypersonic flow may also se t up shock waves and other combustion related intera ction  where those protuberances are exposed to the hot, hi gh speed erosive gases of combustion and get extreme ly  hot to the point of melting, diameter widening, pitt ing, or other damage to the throat.  [00163] The  throat  is  the  preferred  location  to  have  at  least  minor  geometry  changes  to  afford  automation  interfaces for obturator 120‐projectile 118 placement , and sealing and release mechanisms.   For  instance, a minor throat neck down (17‐15 degree t hroat contraction) to a slightly smaller diameter tha n the  breech (say a 45mm breech to a 38 mm launch tube  116), offer an excellent location to lock in a proj ectile 118  with an o‐ring and a shearing mechanism to hold a nd seal the obturator 120‐projectile 118 while the� �breech is  filled with propellant that will then be ignited aft er filling, and the projectile 118 shear lock is br oken or released  allowing movement of the projectile 118 in a repetit ive fill and fire mechanism of the gun.  [00164] In  order  to  afford  low‐cost,  highly  reliable  components  in  the  operations  of  the  ram  acceleration system 124 this start gun system should� �likely be more reliable by operating in conditions  that are  similar to those experienced in powder guns, meaning� �lower pressures and temperatures.  Powder guns may  be  operated through many cycles without significant degra dation of performance of the breech, throat, and bar rel.   Most guns have a brass shell that does absorb some� �of the heat of breech combustion and the interfaces  from  breech to barrel (launch tube 116) are minimal, near ly mono‐bore.  The obvious drawback of powder guns  is  having the adverse safety issue of pre‐mixed oxidiz er and fuel and extra mass for brass casing.  Lowe r velocity  performance is one of the key drawbacks to operating  with either powder guns or low performance combusti on  gas guns.  The sound speed is typically lower (Air/ Methane, etc.)  and pressures are lower, thus the l oads on the  obturator 120‐projectile 118 are also lower, but ul timately the final velocity at exit is also lower t han may be  theoretically gained with such guns as helium or hyd rogen light gas guns or stoichiometric combustion gas  guns.   This means  that  in order  to achieve  start velocities consistent with  ram acceleration system 124 operations  additional efforts may be used on the ram accelerati on system 124 to initiate start at lower velocity.   Such efforts  may include mechanisms such as on‐board ignitors be tween the obturator 120 and the projectile 118, or  use of  s baffle tube section 202 ram acceleration system 12 4 allowing for higher energy propellants to start at  lower  entrance velocities, and so forth.  The simplicity o f a spark ignition and simple low cost propellants  for a start  gun are very appealing for ram acceleration system 1 24 operations.  [00165] In one  implementation a  start  gun  for  a  ram  acceleration  system 124  is  a  low‐cost  air or  nitrogen cold gas gun or a  low temperature combustion gas gun with powder‐gun  reliability  (defined by gas  temp and velocity), with relative velocity of the pr ojectile 118 with the gases 128 approaching 550‐110 0 m/s for  ram acceleration system 124 start.   

[00166] The cold gas gun start gun (nitrogen gun, or air g un) mechanism  is extremely  low cost with  today’s air compressor technology in capital cost a nd operations, but is fundamentally limited by sound� �speed  of the gas.  In practice, operating a gun at 2‐2 .5X the gas speed of sound expanding the gas to mo ve the projectile  118 is about the maximum reasonably attainable.  A  speed of 1‐1.2X speed of sound is very low cost  and easy to  achieve.    [00167] Cold heavy gas guns, similar to their hydrogen/helium  gas gun counterparts offer very simple,  predictable gas handling and modes shock pressure loa ding on the breech as well as the obturator 120‐p rojectile  118 system.  Air or nitrogen based systems are rela tively simple, low cost and may provide low shock l oading on  the obturator 120‐projectile 118 system, allowing fo r low‐cost operations for shock intolerant payloads� �such as  satellites and human space capsules.  [00168] Hot steam catapults and other mechanisms with high s ound speed and  low‐cost operations  such as aircraft carries are also options with added  complexity over simple gas guns and combustion guns .  Other  methods may be used to improve the launch capability  of the system including a sabot that provides as  larger  area through a larger diameter and then release of  the sabot is accomplished at the end of the launch� �tube 116.  [00169] The ram acceleration system 124 is also sound speed� �dependent.  A nitrogen diluent mixture  may be used to modify sound speed resulting in star t velocities of approximately 1100 m/s.  Using CO2� � based  diluent  mixtures  having  CO2  +  methane  +  oxygen  with  a  lower  sound  speed  have  allowed  reliable  ram  acceleration system 124 start operations at 820 –  850 m/s.  For ram acceleration system 124 start it� �is critical to  have  the  relative  velocity  of  the  projectile  118 moving  from  the  launch  tube  116  into  the  pre‐mixed  ram  acceleration system 124 gases 128 to be of sufficien t velocity to create the compression needed for auto ignition  of the fuel‐oxidizer mixture  in the CO2 or nitrogen (diluent) based gas mixture  128 and the setup of thermal  choked normal shock operations, allows self‐synchroni zed combustion of the propellants on the base of th e  projectile 118.  [00170] What is presented in this disclosure are systems, te chniques, and methods of relative velocity  of the obturator 120‐projectile 118 to the oncoming  ram acceleration system 124 gases 128.  A timed r elease of  projectile 118 motion  and  a  cap/valve  is presented  to  lower  required  start  gun performance  among other  advantages in cost, cycle time, and ram acceleration� �system 124 operations.  [00171] What  is presented  in this disclosure  is a method for managing the relative motion between   the projectile 118 and the ram acceleration system 1 24 (smooth bore, rail 222ed, baffle tube 202, spacer , and  so forth) gas 128, and the movement, timing, and sp eed of the ram acceleration system 124 gas 128 towa rds  the projectile 118 while the projectile 118 is accel erating towards the flowing gases 128.  The mechanis m used  may  include hinged  valves,  gate  valves, ball  valves,  etc.    The  gases 128  and  the  flow pattern  (velocity  and  pressure) of the gases 128 that move in the ram ac celeration system 124, especially gases 128 in the b affle tube  section 202  ram acceleration  system 124 may move and velocities  (and pressure) of  the gases 128 may be  modified  (faster,  slower)  towards  the  projectile  118,  based  on  the  gas  constituents,  initial  pressures,  temperatures, and internal flow path and interaction  with the open systems (valves, etc.).  [00172] For the example shown, there is a section of the r am acceleration system 124 tube (baffle tube  section 202 in this case), that has one or more se ctions filled at a pressure with ram acceleration sy stem 124   

gases 128 that are higher than the desired ram a cceleration system 124 operation pressure  intended for the  projectile 118 passage.  A projectile 118 is positio ned upstream of a ram acceleration system 124 tube,� �start gun  gases 128 (cold gas or hot or combustible gases) ar e held behind the projectile 118 ready to push the� �projectile  118 down stream.  The launch tube 116 and unfilled� �ram acceleration system 124 section upstream of the� �hinged  flapper  valve  separating  the  filled  ram  section  are  at  a  low  pressure  (vacuum,  etc.)  to  provide  low  gas‐ aerodynamic resistance to the flight so the projectil e 118 moves towards the expected oncoming gases 128.   The  first stage through n ram inner stages may be fille d with gases 128 such as combustible oxidizer and f uel mixtures  for the ram acceleration system 124 and a different� � level of diluent (N2, Co2, etc.) to tailor the soun d speed  expected by the passage of the projectile 118 to ke ep it in optimal range for the ram acceleration sys tem 124  (Mach 2‐ Mach 5) within the gas 128.  One or mo re ball valves may be used to fill different stages  and opened  (slowly or high speed) to allow passage of the proj ectile 118.  Prior to ram acceleration, these pre‐ filled stages  are essentially a staged gas‐spring ready to expand  out of this central section to fill the evacuated� �or low pressure  unfilled ram sections.  [00173] Before initiation of movement of the projectile 118  towards the ram acceleration system 124  stage, the upstream hinged flapper valve is opened a nd the “gas spring” begins its release to fill  the upstream  section of the ram acceleration system 124 where the  higher pressure gases 128 from the filled section  begin to  expand towards the lower pressure ram section and to wards the launch tube 116 upstream.  In a smooth b ore  ram acceleration  system 124  this expansion would  look  like a  shock  tube expansion with gases 128 moving  quickly upstream towards the projectile 118 and may  move at speeds up to 2‐3X the speed of sound wit h no  significant mass to push, however with valve actuatio n, mass, and inertia of the hinged flapper valve, a nd spacer  or baffles 206 (with intention of gas routing featur es like a silencer) the gases 128 may take a more� �tortuous  internal flow path slowing the average gas speed (an d core gas in baffle tube section 202 central zone)  towards  the projectile 118.  This provides tailoring of the� �velocity of the gases 128. The multi‐part gas (N2 , O2, methane,  etc.) could have mixing promoted due to flow of the  gas 128 through the tortuous geometry of the baffl e tube  section 202  ram acceleration system 124 or  rail 222  tube  for example.   Passages  in  the baffles 206 may be  designed  to  allow  gas  reverse  flow  during  the  expansion  before  combustion  as  well  as  combustion  wave  propagation etc.  [00174] At a specific time the projectile 118 begins its ac celeration down the (evacuated) launch tube  116 and towards the ram acceleration system 124 sect ion with an increasing velocity Vp.  The gases 128� �in the  ram acceleration system 124 section meet the projecti le 118 at a  location defined by gas Velocity  (Vg2) at a  pressure defined by expansion of the gas 128 (ideal� �gas for example: P1V1=P2V2) defined by the volume t he gas  128 has expanded into.  The relative velocity vector  (Vp – Vg2) provides the required velocity to ini tiate a shock  wave compression in the correct geometry configuration  (baffle tube section 202 area ratio is larger for� �lower  speed start, for example) for the pressure and chemi stry required for ram acceleration system 124 start  and  sustained combustion.  The baffles 206 and timing ma y provide for the initial entrance velocity of the  projectile  118 into a partially evacuated section and the gas  128 behind the projectile 118 (and obturator 120 if� �necessary)  allowing the start‐gun gases 128 to expand (and sl ow down) lessening the inert gas pressure effect on� �the ram   

acceleration system 124 start process.  In some i mplementations the ram acceleration system 124 may op erate  in a ventless mode.  [00175] The projectile 118 at the point of contact with the  oncoming gases 128 from the valve may  have an on‐board pyrotechnic that has been initiate d, is initiated upon acceleration (at start or slow� �down of  the oncoming gases 128), or externally triggered.   Something similar to a continuous flare, an explosi ve or a  spark, may be used for its heat and chemistry or c atalytic effect to further make the activation energy  lower for  ease of combustion and further lower the required re lative velocity of the projectile 118 and ram accele ration  system 124 gases 128.  [00176] As the projectile 118 accelerates  in the ram acceleration system 124,  it passes by the valve  that allows for full passage of the projectile 118  and continued operation in the expanding gas field i n the ram  acceleration system 124.  The projectile 118 passes  the separator ball valve which allows repetitive mult i‐stage  fill operation, separating between ram fill 1 and 2� �and n stages that use sound speed modification with  diluents  as described above.  The downstream valve may be ti med and actively controlled (or may simply be diaphr agm‐  active or passive) that the ram projectile 118 passe s through while it continues to accelerate.    [00177] The system geometry (total ram length, baffle 206 an gles, shapes, fluid connection between  rails 222, baffles 206, spacers, etc.) presented defi nes the required fill pressures of the middle sectio n of the ram  acceleration system 124 that provides the source gas� �128 for the ram acceleration event.  The projectile  118 will  fly into a moving gas field and will accelerate and  continue to fly at a changing relative velocity du e to its own  acceleration based on ram combustion as well as flyi ng into an expanding and then possibly retreating ga s field.  [00178] The retreating gas field may be timed in such a wa y with the down stream valve(s) actuate to  provide a similar function of sound speed modificatio n that the diluent provides, keeping the relative ve locity in  the optimum mach number range for efficient operation s without having to modify the diluent for sound sp eed  purposes only.    [00179] Additionally, the gases 128 downstream of the downstr eam valve or upstream of the upstream  valve may be a low pressure evacuated region or a  tailored gas mixture and pressure that provides an i nertia of  gas that is to be moved so it properly damps the  speed of the expanding gas 128 within the filled in ner section  of the tube.  [00180] For short‐length, high acceleration ram acceleration� �systems 124, the timing of the valves and  associated movement of the gases 128 in the ram acc eleration system 124 and movement of the projectile  118  is controlled.    In one  implementation, the system 100 may have the upstream� �valve open or nearly open to  guarantee free passage of the projectile 118 before  the projectile 118 is released.    [00181] Those having ordinary skill  in  the art will  readily  recognize that certain steps or operations  illustrated  in the figures above can be eliminated, combined, su bdivided, executed  in parallel, or taken  in an  alternate  order.   Moreover,  the methods  described  above may  be  implemented  as  one  or more  software  programs  for a  computer  system  and  are encoded  in  a  computer‐readable  storage medium as  instructions  executable on one or more processors.  Separate inst ances of these programs can be executed on or distr ibuted  across separate computer systems.     

[00182] Although certain steps have been described as being  performed by certain devices, processes,  or entities, this need not be the case and a varie ty of alternative implementations will be understood  by those  having ordinary skill in the art.  [00183] Additionally,  those  having  ordinary  skill  in  the  art  readily  recognize  that  the  techniques  described above can be utilized  in a variety of devices, environments, and situations .   Although  the present  disclosure  is  written  with  respect  to  specific  implementations,  various  changes  and  modifications  may  be  suggested to one skilled in the art and it is inte nded that the present disclosure encompass such chang es and  modifications that fall within the scope of the appe nded claims.      ILLUSTRATIVE ADVANTAGES  [00184] The systems and techniques described herein provide a  variety of possible advantages.  These  include, but are not limited to the following:  [00185] Lower velocity requirements for the pre‐launch syste m 110, such as the start gun.  This allows  simple air gas guns and also provides for low accel eration operations suitable for sensitive payloads.  [00186] Reduction or removal of one or more frangible diaphr agms, reducing cost to re‐cycle, speeding  up cycle time, and avoiding frangible materials conta minating the ram acceleration system 124.  [00187] Reduction or removal of ram accelerator fuel on‐boa rd the projectile 118, improving the safety  characteristics.  [00188] Avoiding the complications and safety issues with det onation of pre‐mixed fuel and oxidizer in  the tube.  Use of the techniques described herein l owers structural  requirements on the baffle tube se ction 202  that would take an unstart pressure 10‐50 X the f ill pressure (making the tube expensive and thick) w ith a runway  detonation which may occur during operation.  [00189] Ability to quench the combustion if we want to stop  the acceleration or throttle to tailor the  acceleration profile or even capture the projectile 1 18 in the tube after a certain test section of com bustion.    [00190] Compatible with use of a solid fuel ram acceleration  system 124 or a liquid or gaseous fluid  injection from the nose or sidewalls to assist with� �structural skin cooling as well.  [00191] Some implementations allow omission of an ignitor on� �the obturator 120 or projectile 118.  [00192] Allows use of a near constant acceleration pre‐laun ch system 110, such as a start gun.  Allows  use of a variable area cold gas gun or multi‐orif ice gas gun which allows for a tailored acceleration  profile for  sensitive payloads to start velocity.  With lower ve locity requirements on the projectile 118, this simpl ifies the  system from a cost and injection complexity perspecti ve, decreasing cycle time between launches and making   the system safer for occupants and payloads.  [00193] The National Aeronautics and Space Administration (NAS A) and other agencies specify human‐ rated systems to have an acceleration that is less  than approximately 20 G.  By using the techniques d escribed  herein, accelerations of less than 20 G may be main tained while providing the projectile 118 with exit  velocities  of 1750 m/s.   Depending on  implementation,  the  launch  tube 116 may have a  length of 1 km and  the  ram  acceleration system 124 may have a length of 8 km.� � An example of a typical ram acceleration system 1 24 N2  diluent based propellant (air‐ methane) is described  below.   

[00194] Because the physical size (length and overall volume)  of the system that is suitable for sensitive  payloads, timing is on the order of many seconds fo r the propagation of the gas wave from the ram fil l section  expanding towards the projectile 118.  As a result,� �it is possible to ensure all valves are open befor e initiating  movement of the projectile 118, improving safety to  the payload.    [00195] The  propagation  speed  of  the  gas  128 may  also  be  controlled  by maintaining  a  specified  temperature of one or more  sections of  the  launch  tube 116,  ram acceleration  system 124, or  the gas 128  therein.  For example, one or more of the first se ction or the second section of the ram acceleration� �system 124  may be heated or cooled to a specified temperature  before initiation of the pre‐launch system 110.  C ontinuing  the example, one or more of the baffles 206, pressu re tube 160, rails 222, and so forth may  include thermal  transfer devices.  In another example, the first fil l gas 128 may be heated or cooled to a specified  temperature  before initiation of the pre‐launch system 110.  � � [00196] In  another  implementation  the  spacing  between  baffles  206  may  be  varied  to  provide  relatively large increases in volume, producing a tem perature drop upon a gas 128 entering that volume.  [00197] The system 100 may maintain conditions that are read y for flight “takeoff” with gas expansion  and even provided large valves or diversion channels� �just after the projectile 118 that are open or rel eased after  all safety conditions are met for movement of the p rojectile 118.  The shorter high G‐load systems fo r industrial  uses may use pyro‐initiated events or CLGG (combust ion light gas guns) to trigger the movement of the� �projectile  118  and  perform  synchronized  timing  of  the  projectile  118  movement  with  the  upstream  and  (optional  downstream) ram acceleration system 124 valves.  In  one implementation, it is possible for high speed va lves to  release a thin moveable diaphragm 640 of some mass  to retain the gas shock train instead of it being  an open  wave.      APPLICATIONS  [00198] Further applications of the systems and techniques de scribed herein may be used to move  projectiles for other use cases.  This may include  using projectiles for geotechnical drilling, mining, a nd so forth.   For  example,  a  projectile  118 may  be  launched  towards  a material  to  interact with  the material.    In  one  implementation, during construction, completed portions� �of the ram acceleration system 124 may be used to� � launch  projectiles  against  a  working  face  to  aid  in  the  excavation  of  a  tunnel  within  which  to  continue  constructions of the ram acceleration system 124.  [00199] In some implementations, the system may be used to  launch projectiles to provide transport  of materials within those projectiles, such as for t errestrial transport of materials, for launching mater ials into  orbital or suborbital trajectories, conveying passenger s, and so forth.  In other implementations, the sys tem may  be used to direct projectiles at high velocity to  impact on a working  face, such as  for drilling, tunnel boring,  excavation, material fracturing, and so forth.      COMPUTER PROGRAM LISTING   [00200] This  disclosure  includes  a  computer  program  listing.    The  computer  program  listing  is  expressed  in the GNU Octave  language as promulgated at gnu.org/software/octave.   The computer program    listing contains material which is subject to copyrig ht protection. The copyright owner has no objection  to the  facsimile reproduction by anyone of the patent docume nt or the patent disclosure, as it appears in the  Patent  and Trademark Office patent file or records, or rela ted international filings, but otherwise reserves all� �copyright  rights whatsoever.  Copyright 2022 Mark Russell.  Al l Rights Reserved.  %  

  (L_lt +L_ram) 2*D_proj] %diamter profile of LT + Ram for projectile passage computation .. %max g allowable drives max Pbreech mass_proj=1.5 %mass of projectile kg time_proj_start=0.0 timex_proj(1)=time_proj_start; %maxG_proj=500; %Pmax_breech=maxG_proj*mass_proj*2.205/(pi*((D_lt)^2)/4); Pmax_breech=4200 maxG_proj=Pmax_breech*(pi*((D_lt)^2)/4)/(mass_proj*2.205) mass_cap=.040 %mass of ram cap kg time_ramcap_start=0.05 timex_cap(1)=time_ramcap_start; %Ideal Gas Rspec= R/M R=8.31446261815324; % J(Deg K mol) Univ gas constant %Source Fuel (propane) Air % Propellant Mix C3H8 + Air(79%N2 + 21%O2) c3H8 + 5O2 + (.79/.21)*5N2 = 3CO2 + 4H2O + 18.8N2 % 3*12+8*1 + 5*2*16 + 18.8*2*16 x_fuel_s=3 x_ox_s=5 x_dil_s=18.8 A_source=pi*((D_source*.0254)^2)/4; Vol_source(1)=A_source*L_source; Vol_source_liters=Vol_source(1)*1000 %fixed source voume..could however be a piston moving in 2gas, intensfier mode or 2stgae gas gun mode T_source(1)=300 P_source(1)=1500*6894.76 %psi to Pa n_fuel_s=x_fuel_s/(x_fuel_s + x_ox_s+x_dil_s ) %partial P contribution of fuel Mol_fuel_s=3*12+8*1 %Molecular wt Fuel n_ox_s=x_ox_s/(x_fuel_s + x_ox_s +x_dil_s ) %partial P contribution of ox Mol_ox_s=2*16 %Mol wt of Oxidizer (Oxygen) n_dil_s=x_dil_s/(x_fuel_s + x_ox_s +x_dil_s )%partial P contribution of diluent Mol_dil_s=2*14 %Mol wt of Diluent Mol_source = n_fuel_s*Mol_fuel_s+ n_ox_s*Mol_ox_s + n_dil_s*Mol_dil_s %Mol wt of source   R_source=R/(Mol_source/1000) %J/Deg-kg gamma_s=1.3444 %specific heat ratio mass_source=Mol_source*P_source(1)*Vol_source(1)/(R*T_source (1)) %mass of gas in grams a_sound_source=sqrt(gamma_s*R_source*T_source(1)) % Breech Fuel Air % we can use fuel air mixture and ignite with spark, or leave it cold gas *Air, Helium, etc) % Propellant Mix C3H8 + Air(79%N2 + 21%O2) c3H8 + 5O2 + (.79/.21)*5N2 = 3CO2 + 4H2O + 18.8N2 % 3*12+8*1 + 5*2*16 + 18.8*2*16 x_fuel_b=3 x_ox_b=5 x_dil_b=18.8 A_breech=pi*((D_breech*.0254)^2)/4; Vol_breech(1)=A_breech*L_breech; %this was corrected on 2/14/2022 There was an error using the L_source for L_breech Vol_breech_liters=Vol_breech(1)*1000 T_breech(1)=300 P_breech(1)=Pmax_breech*6894.76 %psi to Pa n_fuel_b=x_fuel_b/(x_fuel_b + x_ox_b + x_dil_b ) %partial P contribution of fuel Mol_fuel_b=3*12+8*1 %Molecular wt Fuel - propane n_ox_b=x_ox_b/(x_fuel_b + x_ox_b +x_dil_b ) %partial P contribution of ox Mol_ox_b=2*16 %Mol wt of Oxidizer (Oxygen) n_dil_b=x_dil_b/(x_fuel_b + x_ox_b +x_dil_b )%partial P contribution of diluent Mol_dil_b=2*14 %Mol wt of Diluent Mol_breech = n_fuel_b*Mol_fuel_b+ n_ox_b*Mol_ox_b + n_dil_b*Mol_dil_b %Mol wt of source R_breech=R/(Mol_breech/1000) %J/Deg-kg gamma_b=1.3444 %specific heat ratio mass_breech=Mol_breech*P_breech(1)*Vol_breech(1)/(R*T_breech (1)) %mass of gas in grams a_sound_breech=sqrt(gamma_b*R_breech*T_breech(1)) % Low pressure Launch Tube and attached Ram Tube (if not separated) % Launch Tube couldhve remnants of Fuel Air mixture.. but likely just low pressure air   % Propellant Mix C3H8 + Air(79%N2 + 21%O2) c3H8 + 5O2 + (.79/.21)*5N2 = 3CO2 + 4H2O + 18.8N2 % 3*12+8*1 + 5*2*16 + 18.8*2*16 x_fuel_lt=3 x_ox_lt=5 x_dil_lt=18.8 A_lt=pi*((D_lt*.0254)^2)/4; Vol_lt(1)=A_lt*L_lt; Vol_lt_liters=Vol_lt(1)*1000 T_lt(1)=300 P_lt(1)=.0*6894.76 %psi to Pa Low pressure launch tube (evacuated) n_fuel_lt=x_fuel_lt/(x_fuel_lt + x_ox_lt + x_dil_lt ) %partial P contribution of fuel Mol_fuel_lt=3*12+8*1 %Molecular wt Fuel - propane n_ox_lt=x_ox_lt/(x_fuel_lt + x_ox_lt + x_dil_lt ) %partial P contribution of ox Mol_ox_lt=2*16 %Mol wt of Oxidizer (Oxygen) n_dil_lt=x_dil_lt/(x_fuel_lt + x_ox_lt + x_dil_lt )%partial P contribution of diluent Mol_dil_lt=2*14 %Mol wt of Diluent Mol_lt = n_fuel_lt*Mol_fuel_lt+ n_ox_lt*Mol_ox_lt + n_dil_lt*Mol_dil_lt %Mol wt of source R_lt=R/(Mol_lt/1000) %J/Deg-kg gamma_lt=1.4 %specific heat ratio mass_lt=Mol_lt*P_lt(1)*Vol_lt(1)/(R*T_lt(1)) %mass of gas in grams a_sound_lt=sqrt(gamma_lt*R_lt*T_lt(1)) % movement of Ram Cap Vel_cap(1)=0; %initial Velocity Force_cap(1)=0; accel_cap(1)=0; vel_chk_cap(1)=0; deltat(1)=0; dist_chk(1)=0; %numX_ramcap=100+1; %discretize the locations on the ram accelerator for Xpositional movement tracking of ram cap %deltaX_ramcap=(L_ram+1*L_lt)/numX_ramcap %ficticiously we send the cap nX length of LT to generate a trailing velocity profile from  

deltaX_ramcap=1.5 % meters n_LT=8 % This is the number of multiples of the Lauch Tube length to propogate backwards to get a velocity profile behind the gas motion behind shock front (ram cap) movement numX_ramcap = ceil((L_ram+n_LT*L_lt)/deltaX_ramcap)+1 % you may need to make the downrange of LT multiples(nLT) longer to accomodate a fast cap and a slow projectile from timing out. Need flow feld behind as if no refectionwave (we can accoodate reflection from breech end later) deltaX_proj_ram=deltaX_ramcap; %ram start otherwise we lose the velocity profile on the time lookup after cap reaches the start of LT.. due to sonic conditions the end of cap velocity profile will be unaffected for a substatially long LT (and the cap is likelu essentially destroyed anyway at projectile contact x_pos_ramcap(1)=0 D_ram(1)=interp1(D_ram_out(:,1),D_ram_out(:,2),(L_lt+L_ram-x _pos_ramcap(1))) %table lookup interpoloation of diam vs ram length A_ram(1)=pi*((D_ram(1)*.0254)^2)/4; Vel_ram(1)=0; Vol_ram(1)=0; %initial volume of ram accel section is zero % movement of Projectile Vel_proj(1)=0 %initial Velocity of projectile Force_proj(1)=0; accel_proj(1)=0; vel_chk_proj(1)=0; deltat_proj(1)=0; %numX_proj=100+1; %discretize the locations on the ram accelerator for X positional movement tracking of ram cap %deltaX_proj=(L_lt + L_ram)/numX_proj deltaX_proj=deltaX_ramcap; numX_proj=ceil((L_lt + L_ram)/deltaX_proj)+1 x_pos_proj(1)=0 %location of projectile start.. zero in thei case is the breech to LT interface D_proj_pass(1)=interp1(D_lt_ram(:,1),D_lt_ram(:,2),x_pos_pro j(1)) %table lookup interpoloation of diam of projectile passge through LT and Ram volumes A_proj_pass(1)=pi*((D_proj_pass(1)*.0254)^2)/4; Vel_proj(1)=0;  

Vol_lt_aft(1)=0; %Volume of lt behind projectile Vol_br_lt(1)=Vol_breech; %initial volume behind projectile (in LT) Vol_ram_source(1)=Vol_source(1) Vol_br_lt(1)=Vol_breech(1) num_tsteps_ramcap=numX_ramcap %below we compute a timestep for each position of the ramcap n_nrgy_cap=1000 %Energy reduction factor for cap... amount of energy into gas movement. Compute the accelerator of the gas mass of projectile (1/(1+{1/n}) n_nrgy_proj=1000 %Energy reduction factor for projectile... amount of energy into gas movement. Compute the accelerator of the gas mass of projectile (1/(1+{1/n}) %ratio of mass of gass / mass of projectile mg_mp_proj = mass_breech/(mass_proj*1000) mg_mp_cap = mass_source/(mass_cap*1000) % = 2*I50 /(1+I50/I47 )*$B26*$B33 /(1-$B32) * $B7^(2*(1-$B$32)) % = 2*I50 /(1+I50/I47 )*$B26*$B33 /(1-$B32)* $B7^(2*(1-$B$32)) I50=mg_mp_proj; I47=n_nrgy_proj; B26=R_breech; B33=T_breech(1); B32=gamma_b; B7=L_breech; C2_proj_check= 2*I50 /(1+I50/I47 )*B26*B33 /(1- B32)* B7^(2*(1-B32)) C2_proj = 2*mg_mp_proj /(1+mg_mp_proj/n_nrgy_proj)*R_breech*T_breech(1)/(1- gamma_b)*L_breech^(2*(1-gamma_b)) C2_cap = 2*mg_mp_cap /(1+mg_mp_cap/ n_nrgy_cap)*R_source*T_source(1)/(1- gamma_s)*L_source^(2*(1-gamma_s)) Pratio_cap_aft(1) = 1.0; a_factor_Pr=0; for i=2:numX_ramcap if x_pos_ramcap(i-1)> (L_ram+L_lt) %confirm postion sent cap past the ram stage and into launch tube, cap_PAST_LAUNCHTUBE = x_pos_ramcap(i-1) ; time_cap_PAST_LAUNCHTUBE=timex_cap(i-1) ; endif  

x_pos_ramcap(i)=x_pos_ramcap(i-1)+deltaX_ramcap; %movementofprojectile..zero for endcap is exit of ramstage1n-1 if (L_lt+L_ram -x_pos_ramcap(i)) >= 0 D_ram(i)=interp1(D_ram_out(:,1),D_ram_out(:,2),(L_lt+L_ram -x_pos_ramcap(i))); % lookup Diam of Ram and Lt section as seen by Ram cap from Ram cap movment else D_ram(i) = D_ram_out(1,2); % for convenience and to avoid a div by zero voume calc, set Diam of ram even is not in real section of ram. endif % gotta fix the problem where the x_pos_ramcap exceeds the call out of ram diamter... I don;t think it matters since we only lookup while projectile is in ram tube... but I'll set it to last known diam to be safe. A_ram(i)=pi*((D_ram(i)*.0254)^2)/4; Vol_ram(i)=Vol_ram(i-1)+A_ram(i)*deltaX_ramcap; %volume of ram section growing...filledbysourcebehindramcapmovement-pressure communicationwithsource Vol_ram_source(i)=Vol_ram(i)+Vol_source(1); %volofexpandingRamsectionpushing the ramcap towards projectile T_source(i) = T_source(1)*(Vol_source(1)/Vol_ram_source(i))^(gamma_s-1); % temp of gas expansion in expanding breech chamber P_source(i)=P_source(1)*Vol_source(1)*T_source(i)/(Vol_ram_s ource(i)*T_source(1)); %P1V1T2=P2V2T1 %P2=P1V1T2/(V2*T1) Ideal gas law %P(i)=P_i*Vol_c*T(i)/(Vol(i)*Ti); %Pressure gas in breech chamber upstream of projectile...pushing projectile to velocity of interest %x_LT_downstream(i)=Lt-x_pos(i); %distance of remaining LT before exit (or entry into ram stage 1) %Vol_LT_downstream(i)=A*x_LT_downstream(i) + Vol_ram; %T_downstream(i) = T_downstream(1)*(Vol_LT_downstream(1)/Vol_LT_downstream(i))^ (gamma1-1); %P_downstream(i)=P_downstream(1)*Vol_LT_downstream(1)*T_down stream(i)/(Vol_LT_downs tream(i)*T_downstream(1)); %Lx_c(i)=x_pos(i)+L_c; A1=2*(mass_source/1000)/mass_cap; B1=R_source*T_source(1)/(1-gamma_s); C1=L_source^(gamma_s-1); D1=(L_source+x_pos_ramcap(i))^(1-gamma_s); E1=(L_source)^(1-gamma_s);  

%=SQRT(I$51*((1+$B53)^(1-$B$32)-1))/$B$34 U_ao_cap(i)=sqrt(C2_cap*((1+x_pos_ramcap(i)/L_source)^(1-gam ma_s)- 1))/a_sound_source; Vel_cap_carlucci(i)=sqrt(A1*B1*C1*(D1-E1)); Vel_cap(i)=U_ao_cap(i)*a_sound_source; deltat(i)=deltaX_ramcap/(.5*(abs(Vel_cap(i)+Vel_cap(i-1)))); %doublecheckthis 16- 1-2022 timex_cap(i)=timex_cap(i-1)+deltat(i); % Pratio_cap_aft(i) =(1-(gamma_s-1)/2*Vel_cap(i)/a_sound_source)^(2*gamma_s/(gam ma_s- 1)); a_factor_Pr(i)=-log(Pratio_cap_aft(i))/x_pos_ramcap(i); %Nat log computation for decrease as function of length %V1=a*t+Vo (eq 1) %D1=.5*a*t^2+Vo*t+Do (eq 2) % eqn 1 -> %a=(V1-Vo)/t %into eqn 2 % D1=.5*((V1-Vo)/t)*t^2 + Vo*t +Do % simplifies to D1=.5(V1-Vo)*t+Vo*t +Do % D1-Do = t*(.5V1 + .5Vo) % solve for t % t=(D1-Do)/(.5*V1 + .5*Vo) % %V2-V1=(D2-D1)/(T2-T1) end % mapping the velocity behind the projectile % % i is the x-location % j is the index for time Vel_matrix(1:num_tsteps_ramcap+1,1:numX_ramcap+1)=0; Vel_mat_row_col=size(Vel_matrix); Press_matrix(1:num_tsteps_ramcap+1,1:numX_ramcap+1)=0; Vel_mat_frm_Pmat(1:num_tsteps_ramcap+1,1:numX_ramcap+1)=0; Temp_matrix(1:num_tsteps_ramcap+1,1:numX_ramcap+1)=0;  

% for i=1:numX_ramcap % for j=1:num_tsteps_ramcap % X_gas_behind_cap(1,i+1) = L_lt + L_ram - x_pos_ramcap(i) ; %location of cap leading edge relative to projectile strt (zero) % X_gas_behind_cap(j+1,1) = timex_cap(j); %timestep associated with position of cap leading edge % Time_gas_behind_cap(j,1) = timex_cap(j); % if X_gas_behind_cap(j,i) > % Vel_gas_behind_cap(j+1,i+1) = Vel_cap(i); % end % end Vel_matrix(1,2:numX_ramcap+1)=L_ram+L_lt-x_pos_ramcap(:)'; for j=1:numX_ramcap Vel_matrix(j+1,1) = timex_cap(j); %j is effectively time (at each position) k is location (effectively) for k=1:numX_ramcap if k>j Press_matrix(j+1,k+1)=0; Vel_matrix(j+1,k+1)=0; Temp_matrix(j+1,k+1)=0; else Press_matrix(j+1,k+1) = P_source(1)*exp(- x_pos_ramcap(k)*a_factor_Pr(j)); Vel_mat_frm_Pmat(j+1,k+1) = 2*a_sound_source/(gamma_s-1)*(1- (Press_matrix(j+1,k+1)/Press_matrix(j+1,2))^((gamma_s-1)/2/g amma_s)) ; % =2*$Z$50/($Z$48-1)*(1-(AE56/AE$53)^(($Z$48-1)/2/$Z$48)) Vel_matrix(j+1,k+1) = Vel_cap(j)*(x_pos_ramcap(k)+L_source)/(x_pos_ramcap(j)+L_sou rce); % assume (rough approx) linear velocity profile of gas behind cap at each location.. full velocity at cap, zero velocity at source end (ram end) % P1*V1/T1 = P2*V1/T2 % T2 =((P2*V1)/(P1*V1))*T1 ? Temp_matrix(j+1,k+1) = T_source(1)*(L_source/(L_source+x_pos_ramcap(k)))^(gamma_s-1 ); %placeholder estimate of temp behind cap at postion and time endif  

end end Press_matrix(:,1)=Vel_matrix(:,1); Press_matrix(1,:)=Vel_matrix(1,:); Vel_mat_frm_Pmat(:,1)=Vel_matrix(:,1); Vel_mat_frm_Pmat(1,:)=Vel_matrix(1,:); Temp_matrix(:,1)=Vel_matrix(:,1); Temp_matrix(1,:)=Vel_matrix(1,:); %Vel_matrix(2:Vel_mat_row_col(1),1) = timex_cap(:) % mat_Xincr=size(X_gas_behind_cap); eliminate % mat_Vel_incr=size(Vel_gas_behind_cap); eliminate % X_cap_time_matrix = X_gas_behind_cap num_tsteps_proj=numX_proj %below we compute a timestep for each position of the ramcap % now compute movement of the projectile clear i for i=2:numX_proj if x_pos_proj(i-1) < (L_lt+L_ram) x_pos_proj(i)=x_pos_proj(i-1)+deltaX_proj; %movement of projectile.. zero for BReech to LT interface .. end is exit of ramstage1n-1 D_proj_pass(i)=interp1(D_lt_ram(:,1),D_lt_ram(:,2),x_pos_pro j(i)); %lookup area change for projectile.. pressure drop computation behnd projectile with variable volume as it should fly into ram stage before cap contact A_proj_pass(i)=pi*((D_proj_pass(i)*.0254)^2)/4; Vol_lt_aft(i)=Vol_lt_aft(i-1)+A_proj_pass(i)*deltaX_proj; %volume of ram section growing...filled by source behind ram cap movement- pressure communication with sourc Vol_br_lt(i)=Vol_lt_aft(i)+Vol_breech(1); %vol of expanding LT section from breech pushing the projectile T_breech(i) = T_breech(1)*(Vol_breech(1)/Vol_br_lt(i))^(gamma_b-1); % temp of gas expansion in expanding breech chamber P_breech(i)=P_breech(1)*Vol_breech(1)*T_breech(i)/(Vol_br_lt (i)*T_breech(1)); %ideal gas %P1V1T2=P2V2T1  

%P2=P1V1T2/(V2*T1) Ideal gas law %P(i)=P_i*Vol_c*T(i)/(Vol(i)*Ti); %Pressure gas in breech chamber upstream of projectile...pushing projectile to velocity of interest %x_LT_downstream(i)=Lt-x_pos(i); %distance of remaining LT before exit (or entry into ram stage 1) %Vol_LT_downstream(i)=A*x_LT_downstream(i) + Vol_ram; %T_downstream(i) = T_downstream(1)*(Vol_LT_downstream(1)/Vol_LT_downstream(i))^ (gamma1-1); %P_downstream(i)=P_downstream(1)*Vol_LT_downstream(1)*T_down stream(i)/(Vol_LT_downs tream(i)*T_downstream(1)); %Lx_c(i)=x_pos(i)+L_c; A1_proj=2*(mass_breech/1000)/mass_proj; B1_proj=R_breech*T_breech(1)/(1-gamma_b); C1_proj=L_breech^(gamma_b-1); D1_proj=(L_breech+x_pos_proj(i))^(1-gamma_b); E1_proj=(L_breech)^(1-gamma_b); U_ao_proj(i)=sqrt(C2_proj*((1+x_pos_proj(i)/L_breech)^(1-gam ma_b)- 1))/a_sound_breech; Vel_proj(i)=U_ao_proj(i)*a_sound_breech; Vel_proj_carlucci(i)=sqrt(A1_proj*B1_proj*C1_proj*(D1_proj-E 1_proj)); deltat_proj(i)=deltaX_proj/(.5*(abs(Vel_proj(i)+Vel_proj(i-1 )))); %double check this timex_proj(i)=timex_proj(i-1)+deltat_proj(i); I51=C2_proj; %fixed part of Carlucci modified. B54=x_pos_proj(i)/L_breech; %ratioofthe loction of projectilerelativeto LT length B34=a_sound_breech; U_ao_proj_chk(i)=sqrt(I51*((1+B54)^(1-B32)-1))/B34 endif end Vel_mat_row_col=size(Vel_mat_frm_Pmat); timex_ram_out=timex_proj(1)% setthe time watchbecasue the slowprojectile is outrun many times over by the cap speed... and we still need a Velocity field behind the cap for each timestep  

impact=0; %index for first time of cap toprojectile impact impact_k_index=0; ram_proj_x_loc=x_pos_proj(1); k=0 while timex_ram_out <= max(timex_cap) % while ram_proj_x_loc<=(L_lt+L_ram) k=k+1 flagchk=1 pos_cap_chk(k) = interp1(timex_cap(:),L_ram+L_lt- x_pos_ramcap(:),timex_proj(k)); %postion of cap (rel to projectile if impact<1 %set the ram position and times equal to non-ram projectile timex_ram(k)=timex_proj(k); x_pos_proj_ram(k)=x_pos_proj(k); ram_proj_x_loc = x_pos_proj_ram(k); Vel_proj_ram(k)=Vel_proj(k); % Same velocities just prior to impact % if x_pos_proj_ram(k)>=(L_ram+L_lt-x_pos_ramcap(k)) %then cap location is less than projectile locations the cap has passed the projectile (or vice versa) time to compute relative Vel if x_pos_proj_ram(k)>= pos_cap_chk(k) impact=1+impact; if impact = 1 timex_ram(k-1) = timex_proj(k) impact_k_index=k % define moment of impact index % timex_ram(k) = timex_proj(k); % x_pos_proj_ram(k)=x_pos_proj(k); % Vel_proj_ram(k)=Vel_proj(k); % Same velocities just prior to impact % Vel_gas(k) =0; % RelVel_proj_gas(k) = Vel_proj(k)+Vel_gas(k); % technially the relative velocity is just the projectile velocity, but it is imaterial since we don't have contact crossing (passage) between source gases(RamCap) and Projectile  

% RelVel_proj_gas(k)=.00001; % Set Relative vel as Non-real for non-Rel Vel areas (Cap and projetile haven't yet impacted) % Rel_Mach(k) = .00001 ; % fix Mach as Non-real for non-Rel Vel areas (Cap and projetile haven't yet impacted) % Density_source(k)= .0001; % fix density as Non-real for non- Rel Vel areas (Cap and projetile haven't yet impacted) % F_PA(k)=0; % accel_proj_ram(k)=0.; % deltat_proj_ram(k) = deltat_proj(k); % RelVel_proj_ram_gas(k)=0.0; endif endif endif if impact >= 1 if timex_ram(k-1)>= min(timex_cap) if timex_ram(k-1)<= max(timex_cap) % ensuring we have overlapping times for projectile and cap to lookup impact=impact+1 k timex_proj(k) timex_ram(k-1) pos_cap(k) = interp1(timex_cap(:),L_ram+L_lt- x_pos_ramcap(:),timex_proj(k)); %postion of cap (rel to projectile start[zero])at any time of projectile (lookup table) pos_proj(k) = interp1(timex_proj(:),x_pos_proj(:),timex_proj(k)); %position of projectile at any time of projectile (lookup) indx_time_gas_closest = lookup(timex_cap(:),timex_proj(k)); % find index of time for gas field at a given projectile time indx_pos_in_gas_field_closest = lookup(Vel_matrix(1,2:Vel_mat_row_col(2)),x_pos_proj(k)); %location of index of gas field for given projectile location Vel_gas(k)=Vel_matrix(indx_time_gas_closest+1,indx_pos_in_ga s_field_closest+1); RelVel_proj_gas(k) = Vel_proj(k)+Vel_gas(k); %grab the last velocity known of projectile and use it to set the ram rel vel... then used to compte ram acel down below. with small timesteps should work fine  

x_pos_proj_ram(k)=x_pos_proj(k); %perform same above ops for the ram accelerator indx_time_gas_closest_ram = lookup(timex_cap(:),timex_ram(k-1)); %find index of time for gas field at a given projectile time indx_pos_in_gas_field_closest_ram = lookup(Vel_matrix(1,2:Vel_mat_row_col(2)),x_pos_proj_ram(k)) ; % location of index of gas field for given projectile location Vel_gas_ram(k)= Vel_gas(k); % jut to get things checkedout 3- 29-2022) % Vel_gas_ram(k)=Vel_mat_frm_Pmat(indx_time_gas_closest_ram+1, indx_pos_in_gas_field_c losest_ram+1); Temp_behind_cap(k)=Temp_matrix(indx_time_gas_closest_ram+1,i ndx_pos_in_gas_field_cl osest_ram+1); % RelVel_proj_ram_gas(k) = Vel_proj_ram(k-1)+Vel_gas_ram(k); a_spd_snd_gas_source(k)=sqrt(gamma_s*R_source*Temp_behind_ca p(k)); % again for simplicity assume Temp and P are instanteous, therefre speed of sound in the gas feild is constant... this is an approximation which will be update vs. postion, time, velocity, colume and pressure in next rev a_spd_snd_gas_source_ram(k)=sqrt(gamma_s*R_source*Temp_behin d_cap(k)); % again for simplicity assume Temp and P are instanteous, therefre speed of sound in the gas feild is constant... this is an approximation which will be update vs. postion, time, velocity, colume and pressure in next rev Rel_Mach(k) = RelVel_proj_gas(k) / a_spd_snd_gas_source(k); %coasting projectile (no drag assumption) Rel_Mach_ram(k) = RelVel_proj_ram_gas(k) / a_spd_snd_gas_source_ram(k); %Rel Mach of Ramming projectile Density_source(k) = (P_source(indx_pos_in_gas_field_closest))/(R_source*T_source (indx_pos_in_gas_field_ closest)); Density_source_ram(k) = (P_source(indx_pos_in_gas_field_closest_ram))/(R_source*T_so urce(indx_pos_in_gas_fi eld_closest_ram));  

F_PA(k) = (-0.1286*(Rel_Mach_ram(k)^4)) + (2.086*(Rel_Mach_ram(k)^3)) - (12.455*Rel_Mach_ram(k)^2) + (30.826*Rel_Mach_ram(k)) - 22.258 ; F_proj_ram(k) = F_PA(k)*(P_source(indx_pos_in_gas_field_closest_ram))*(A_lt) ; %Compute Net Force on Ram projectile accel_proj_ram(k) = F_proj_ram(k)/mass_proj; Vel_proj_ram(k) = sqrt((2*deltaX_proj_ram*mean([accel_proj_ram(k-1) accel_proj_ram(k)]))+ (Vel_proj_ram(k-1)^2)) ; % for a given deltax compute the velocity fro that segment under avg acceleration field between points deltat_proj_ram(k) = deltaX_proj_ram /(.5*(abs(Vel_proj_ram(k)+Vel_proj_ram(k-1)))); %new Feb 152022 timex_ram(k)=timex_ram(k-1)+deltat_proj_ram(k) timex_ram_out=timex_ram(k) % if impact=2 % x_pos_proj_ram(k)=x_pos_proj_ram(k)+Vel_proj_ram(k)*deltat_p roj_ram(k); %this ensures we move forward after 1st impact when using previous position normally to define next location with vel*dt % else x_pos_proj_ram(k)=x_pos_proj_ram(k- 1)+Vel_proj_ram(k)*deltat_proj_ram(k); ram_proj_x_loc = x_pos_proj_ram(k); % end % x1-xo= (1/2)*a*t^2+Vo*t % deltat_proj_ram(i)=deltaX_proj/(.5*(abs(Vel_proj_ram(i)+Vel_ proj_ram(i- 1)))); % distance calc =M6+(O7^2-O6^2)/2/AVERAGE(R6:R7) Xo + (V1^2- Vo^2)/ (2*avg(A0,A1)) % else % Vel_gas(k) =0; % RelVel_proj_gas(k) = Vel_proj(k)+Vel_gas(k); % technially the relative velocity is just the projectile velocity, but it is imaterial since we don't have contact crossing (passage) between source gases(RamCap) and Projectile % RelVel_proj_gas(k)=.00001; % Set Relative vel as Non-real for non- Rel Vel areas (Cap and projetile haven't yet impacted)  

% Rel_Mach(k) = .00001 ; % fix Mach as Non-real for non-Rel Vel areas (Cap and projetile haven't yet impacted) % Density_source(k)= 1; % fix density as Non-real for non-Rel Vel areas (Cap and projetile haven't yet impacted) % F_PA(k)=0; else ERROR=100000 % Flag that you need to make your fictitous launch tube longer to have more time steps before projectile runs out of it. time_proj_greater_than_time_cap = 1 endif endif %We are through the post impact calcs endif endwhile % endwhile clf figure(1) subplot (4,1,1) plot(L_lt+L_ram-x_pos_ramcap,T_source,"r-+",x_pos_proj,T_bre ech,"g") xlim([0 ceil(L_lt+L_ram)]) ylim([0350]) xlabel("X position (m) Rel to each start point") ylabel("Temp(Deg K)") legend("Tram-source", "Temp breech") title("Temp Deg K vs. position") subplot(4,1,2) %plot(x_pos_ramcap,P_source/6894.6,"r",dist_chk,P/6894.6,"g" ,x_pos,P_downstream/689 4.6,"b") plot(L_lt+L_ram-x_pos_ramcap,P_source/6894.6,"r-+",x_pos_pro j,P_breech/6894.6,"g") xlim([0 ceil(L_lt+L_ram)]) %ylim([01000]) xlabel("X position (m) Rel to each start point") ylabel("Pressure (psia)") legend("P-ramsource", "P-breech")  

title("Pressure .vs. position") subplot(4,1,3) %plot(x_pos_ramcap,Vel_cap,"r",dist_chk,vel_chk,"g") plot(L_lt+L_ram-x_pos_ramcap,Vel_cap,"r-+",x_pos_proj,Vel_pr oj,"g") xlim([0 ceil(L_lt+L_ram)]) %ylim([01200]) xlabel("X position (m) Ref 0 (proj. start position)") ylabel("Velocity (m/s)") legend("x-RamCap", "x-Projectile") title ("Velocity .vs. position") subplot(4,1,4) plot(L_lt+L_ram-x_pos_ramcap,timex_cap,"r-+",x_pos_proj,time x_proj,"g") %plot(L_lt+L_ram-x_pos_ramcap,timex_cap,"r+",x_pos_proj,time x_proj,"g") xlim([0 ceil(L_lt+L_ram)]) %ylim([0 .050]) xlabel("X position (m), Ref 0 (proj. start position)") ylabel("time (sec)") legend("x-RamCap", "x-Projectile") title(" time .vs. position") figure(2) subplot(3,1,1) %plot(x_pos_ramcap,timex_cap,"r",dist_chk,timex_cap,"g") plot(timex_cap,L_lt+L_ram-x_pos_ramcap,"r-+",timex_proj,x_po s_proj,"g") ylim([0 ceil(L_lt+L_ram)]) %xlim([0 .050]) xlabel("time (sec)") ylabel("X position (m) Ref 0 (proj. start position)") legend("x-RamCap", "x-Projectile") title("position .vs time") subplot(3,1,2) lohi_proj=size(x_pos_proj) lohi_RelVel=size(RelVel_proj_gas) lohi_RelVel_ramgas=size(RelVel_proj_ram_gas) indx_print=min([lohi_proj(2) lohi_RelVel(2) lohi_RelVel_ramgas(2)]) %plot(x_pos_ramcap,timex_cap,"r",dist_chk,timex_cap,"g") plot(x_pos_proj,Vel_proj,"g",x_pos_proj(1:indx_print),RelVel _proj_gas(1:indx_print) ,"r",x_pos_proj(1:indx_print),RelVel_proj_ram_gas(1:indx_pri nt),"b") xlim([0 ceil(L_lt+L_ram)])   %ylim([01000]) xlabel("X position (m) Ref 0 (proj. start position)") ylabel("Velocity (m/s)") legend("V-Projectile","relVel proj","RelVel ramming proj" ) title("Velocity .vs. position") Vel_cap_check=diag(Vel_matrix,0); subplot(3,1,3) %for k=2:Vel_mat_row_col(2) plot(Vel_matrix(1,2:Vel_mat_row_col(2)),Vel_cap_check(2:Vel_ mat_row_col(2)),"o",Vel _matrix(1,2:Vel_mat_row_col(2)),Vel_matrix(2,2:Vel_mat_row_c ol(2)),"r",Vel_matrix(1 ,2:Vel_mat_row_col(2)),Vel_matrix(floor(Vel_mat_row_col(1)/2 ),2:Vel_mat_row_col(2)) ,"g",Vel_matrix(1,2:Vel_mat_row_col(2)),Vel_matrix(floor(Vel _mat_row_col(1)*.75),2: Vel_mat_row_col(2)),"b",Vel_matrix(1,2:Vel_mat_row_col(2)),V el_matrix(floor(Vel_mat _row_col(1)*.9),2:Vel_mat_row_col(2)),"y") %hold %end xlabel("X position (m) Ref 0 (proj. start position)") ylabel("Velocity of gas behind Ram Cap (m/s)") title("Velocity .vs. distance profile behind ramcap, at diff times") legend("V-ramcap vel max") %Legend("time =0", num2str(.1)) % pull the velocity .vs. time/distance from the diagonal of Vel_matrix to check figure(3) % Ram accelerator plots subplot(4,1,1) %plot(x_pos_ramcap,timex_cap,"r",dist_chk,timex_cap,"g") plot(timex_cap,L_lt+L_ram- x_pos_ramcap,"r+",timex_proj,x_pos_proj,"g",timex_ram,x_pos_ proj_ram,"b") ylim([0 ceil(L_lt+L_ram)]) %xlim([0 .050]) xlabel("time (sec)") ylabel("X position (m) ") title("position .vs. time") legend("x-ramcap","x-proj gaspush","x-proj ramming") subplot(4,1,2) %plot(x_pos_ramcap,timex_cap,"r",dist_chk,timex_cap,"g")  

%plot(x_pos_proj,Vel_proj,"r",x_pos_proj,RelVel_proj_gas, "g",x_pos_proj_ram,RelVel_ proj_ram_gas,"b") plot(x_pos_proj,Vel_proj,"r",x_pos_proj_ram,RelVel_proj_ram_ gas,"b") xlim([0 ceil(L_lt+L_ram)]) %ylim([01000]) xlabel("X position (m) ") ylabel("Velocity (m/s)") title("Velocity Proj & Rel Vel Ramming Proj & RamCap .vs. time") legend("V-proj_gaspush","RelV-proj ramming") %Vel_cap_check=diag(Vel_matrix,0); subplot(4,1,3) plot(x_pos_proj,Vel_proj,"g",x_pos_proj_ram,Vel_proj_ram,"b" ) % time vs. Projectile cruise and projectile ram accelerating xlabel("X position (m) )") ylabel("Velocity (m/s)") title("Velocity .vs. dist Projecile gaspush only and ramming") legend("V-proj gaspush only","V-Proj Ramming") subplot(4,1,4) plot(timex_proj,Vel_proj,"g",timex_ram,Vel_proj_ram,"b") % time vs. Projectile cruise and projectile ram accelerating xlabel("Time(sec) Ref 0 (proj. start)") ylabel("Velocity (m/s)") title("Velocity .vs. time Projectile _gaspush only and ramming") legend("V-proj gaspush only","V-Proj Ramming") figure (4) % Ram Thrust Curves subplot(2,1,1) plot(x_pos_proj_ram,Rel_Mach_ram,"b") xlabel("xpos") ylabel("Rel Mach_proj_ram") title("Relative Mach .vs. position") legend("Mach") subplot(2,1,2) plot(Rel_Mach_ram(3:max(size(Rel_Mach_ram))),F_PA(3:max(size (F_PA))),"ro") xlabel("RelMach_proj_ram") ylabel("F/PA")  

title("F/PA non-dim thrust .vs. Rel Mach") legend("F/PA") [00201] Embodiments of the present disclosure can be describe d in view of the following clauses:  [00202] (Clause 1) A system comprising:  a pre‐launch system comprising;    a launch tube having a launch tube entry and a lau nch tube exit;  a ram accelerator system comprising:    a first section having a first end and a second en d, wherein the first end is proximate to the  launch tube exit;    a second section having a third end and a fourth e nd, wherein the third end is proximate to  the second end;    a first fill stage having a fifth end and a sixth� �end, wherein the fifth end is proximate to the  second end and the sixth end is proximate to the t hird end;    a first valve between the fifth end and the second� �end; and    a second valve between the sixth end and the third� �end;   a gas control system; and  a control system in communication with the pre‐laun ch system and the ram accelerator system, the  control system to:    operate the first valve and the second valve to clo se;    operate the gas control system to fill the first fi ll stage with a first gas;    operate the first valve to open;     operate the second valve to open; and    initiate operation of the pre‐launch system to laun ch a projectile.  [00203] (Clause 2) The system of clause 1 wherein the contr ol system operates the first valve and the  second valve to open and operates the pre‐launch s ystem such that as the projectile enters the first  section, the  first gas moves past the projectile, resulting in a� �relative velocity of the first gas with respect to� �the projectile  that is a sum of a projectile velocity and a gas  velocity.  [00204] (Clause 3) The system of clause 1 or clause 2 wher ein the control system operates the first  valve and the second valve to open and operates the  pre‐launch system such that as the projectile ent ers the  second section, the first gas moves in a same direc tion as the projectile, resulting in a relative velo city of the first  gas with respect to the projectile that is a differ ence of a projectile velocity and a gas velocity.  [00205] (Clause 4) The system of any of clauses 1‐3, furt her comprising an exit diaphragm proximate  to an exit of a section of the ram accelerator sys tem to a surrounding environment, wherein the exit d iaphragm  is penetrated by the projectile.  [00206] (Clause 5) The  system of any of clauses 1‐4, wherein  the  first  section  is evacuated before  initiation of the pre‐launch system to launch the  projectile.  [00207] (Clause 6) The system of any of clauses 1‐5, wher ein the  first section contains the  first gas  before initiation of the pre‐launch system to launc h the projectile.   

[00208] (Clause 7) The system of any of clauses 1‐6, wher ein one or more of the first section or the  second section are at a specified temperature before� �initiation of the pre‐launch system.  [00209] (Clause 8) The system of any of clauses 1‐7, wher ein the first gas is at a specified temperature  before initiation of the pre‐launch system.  [00210] (Clause 9) The system of any of clauses 1‐8, the� �ram accelerator system comprising at  least  one baffle tube section comprising a plurality of ba ffles.  [00211] (Clause 10) The system of any of clauses 1‐9, the  ram accelerator system comprising a plurality  of baffles and a plurality of rails, wherein the pl urality of rails are mechanically engaged to the plu rality of baffles  and the rails constrain movement of the projectile w ithin the ram accelerator system.  [00212] (Clause 11)  The  system of  any of  clauses 1‐10,  the pre‐launch  system  further  comprising:    the gas control system to provide pressurized gas to  the launch tube;    a  third valve proximate to  the  launch  tube entry, wherein  the third valve  is operable to provide an  opening with a time‐variable cross‐sectional area  between the gas control system and the launch tube;� �and    the control system to:      operate the third valve to provide:        a first specified mass flow of launch gas through t he third valve and into the launch  tube at a first time, and        a second specified mass flow of launch gas through  the third valve and into the launch  tube at a second time.  [00213] (Clause 12) The system of any of clauses 1‐11, th e projectile comprising a space vehicle.  [00214] (Clause 13) A method comprising:  pressurizing, with a first gas, a first volume assoc iated with a portion of a ram accelerator;  releasing the first gas into a second volume, wherei n the first gas in the second volume moves towards� � a projectile in the ram accelerator; and   performing  ram combustion of  the  first gas proximate  to  the projectile based on a  relative velocity  between the first gas and the projectile.  [00215] (Clause 14) The method of clause 13, further compris ing:  evacuating the second volume before releasing the fir st gas into the second volume.  [00216] (Clause 15) The method of clause 13 or clause 14,  further comprising:  accelerating, in a launch tube, the projectile to a� �first velocity; and  passing the projectile into the second volume, wherei n the releasing of the first gas is controlled such   that the projectile enters the second volume and enc ounters an oncoming portion of the first gas.  [00217] (Clause 16) A system comprising:  a ram accelerator system comprising:    a first section having a first end and a second en d and comprising a plurality of baffles;    a second section having a third end and a fourth e nd, wherein the third end is proximate to  the second end;   

  a first fill stage having a fifth end and a sixth� �end, wherein the fifth end is proximate to the  second end and the sixth end is proximate to the t hird end;    a first separator mechanism between the fifth end an d the second end; and    a second separator mechanism between the sixth end a nd the third end;   a gas control system; and  a control system in communication with the ram accel erator system, the control system to:    operate the gas control system to fill the first fi ll stage with a first gas; and    cause release of the first gas from the first fill� �stage to the first section.    [00218] (Clause 17) The system of clause 16, further compris ing:  a pre‐launch system in communication with the contr ol system, the pre‐launch system comprising;    a launch tube having a launch tube entry and a lau nch tube exit, and the first end is  proximate to the launch tube exit, wherein:      the launch tube has a first inner diameter; and      the first end of the first section has a second in ner diameter, further wherein the second inner  diameter is greater than the first inner diameter. � �  [00219] (Clause 18) The system of clause 16 or clause 17,  further comprising:  a projectile disposed within the ram accelerator syst em; and  wherein the control system operates such that as the  projectile is proximate to the first end of the f irst  section, the first gas moves past the projectile, re sulting in a relative velocity of the first gas wit h respect to the  projectile that is a sum of a projectile velocity a nd a gas velocity.  [00220] (Clause 19) The system of any of clauses 16‐18, f urther comprising:  a projectile disposed within the ram accelerator syst em; and  wherein the control system operates such that as the  projectile  is proximate to the third end of the  second section, the first gas moves in a same direc tion as the projectile, resulting in a relative velo city of the first  gas with respect to the projectile that is a differ ence of a projectile velocity and a gas velocity.  [00221] (Clause  20)  The  system  of  any  of  clauses  16‐19,  further  comprising  an  exit  diaphragm  proximate to an exit of a section of the ram accel erator system to a surrounding environment.  [00222] (Clause 21) The system of any of clauses 16‐20, t he ram accelerator system comprising:  a first rail comprising a first engagement feature;  and   a  first  baffle  comprising  a  second  engagement  feature, wherein  the  second  engagement  features  engages the first engagement feature.