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Technik kurz erklärt Die Entwicklung des Strahltriebwerks

| Redakteur: M.A. Bernhard Richter

In unserer Serie „Technik kurz erklärt“ stellen wir jede Woche ein Meisterwerk der Konstruktion vor. Heute: Das Strahltriebwerk

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Zwei F-15E Strike Eagles mit aktiviertem Nachbrenner.
Zwei F-15E Strike Eagles mit aktiviertem Nachbrenner.
(Bild: gemeinfrei / CC0 )

Ein Strahltriebwerk oder auch Düsentriebwerk ist ein Reaktionstriebwerk, das einen sich schnell bewegenden Strahl eines Mediums (meist heißes Gas) ausstößt, der einen Schub erzeugt. Während diese weit gefasste Definition Raketen-, Wasserstrahl- und Hybridantrieb umfassen kann, bezieht sich der Begriff Düsentriebwerk typischerweise auf ein „luftatmendes“ Strahltriebwerk. Es gibt aber noch weitere Unterkategorien der Strahltriebwerke wie Turbojet, Turbofan, Staustrahltriebwerk oder Pulsotriebwerke. Im Allgemeinen sind Strahltriebwerke Verbrennungsmotoren.

Düsentriebwerke verfügen in der Regel über einen Luftverdichter, der über eine Turbine im Abgasstrahl angetrieben wird. Diese verdichtete Luft wird mit Treibstoff versetzt und gezündet – die daraus resultierende Expansion der Gase wird aus dem Triebwerk nach hinten geleitet und als Schubkraft genutzt.

Die Anfänge der Strahltriebwerke lassen sich bis zum sogenannten Aeolipile oder Heronsball im Jahre 150 v.d.Z. zurückverfolgen. Das simple Gerät bestand aus einer hohlen Metallkugel mit zwei gebogenen Röhrchen und einer im rechten Winkel zu den Röhrchen verlaufenden rotierenden Aufhängung. Wurde die Kugel mit Wasser gefüllt und erhitzt, sorgte der erstehende Wasserdampf für eine Rotation der Kugel. Leider wurde das Prinzip des Rückstoßantriebes nicht erkannt und als Kuriosum abgetan. Alleine der Gedanke, dass zur Zeitenwende (Dampf-)Düsenantriebe existieren hätten können ist faszinierend.

1633 soll Lagari Hasan Çelebi mit einer, wie es hieß, kegelförmigen Rakete gestartet und dann – dank einer Flügelkonstruktion – gleitend erfolgreich gelandet sein.

Das erste funktionierende Pulsotriebwerk wurde 1906 vom russischen Ingenieur W.W. Karawodin patentiert, der 1907 ein funktionsfähiges Modell fertig stellte. Der Franzose Georges Marconnet patentierte 1908 ein ventilloses Pulsotriebwerk, und Ramon Casanova aus Spanien, patentierte 1917 in Barcelona ein Triebwerk, nachdem er ab 1913 ein solches konstruiert hatte. Robert Goddard konstruierte 1931 ein Pulsotriebwerk und führte es an einem Fahrrad vor.

Der – zugegebenerweise – leicht verrückte YouTube-Erfinder Colin Furze baute ein Cart mit PulsoTriebwerk.

Der Ingenieur Paul Schmidt leistete Pionierarbeit für eine effizientere Konstruktion auf der Grundlage einer Modifizierung der Einlassventile, wofür er 1933 staatliche Unterstützung vom deutschen Luftfahrtministerium erhielt, die schon früh die potentiellen Möglichkeiten der Technik erkannten: Bei höheren Geschwindigkeiten sinkt die Effizienz von Propellermaschinen rapide, wenn sich die Propellerspitzen der Schallgeschwindigkeit nähern. Um die Antriebsleistung über dieses Hindernis hinaus zu steigern machte einen neuen Triebwerkstyp nötig.

Der Schub eines typischen Flugzeugtriebwerks stieg von 22.000 N in den 1950er Jahren auf 510.000 N in den 1990er Jahren, und ihre Zuverlässigkeit stieg von 40 Störungen während des Flugs pro 100.000 Flugstunden des Triebwerks auf weniger als eine Störung pro 100.000 Flugstunden Ende der 1990er Jahre. Dies, kombiniert mit einem stark verringerten Treibstoffverbrauch, ermöglichte um die Jahrhundertwende den routinemäßigen Transatlantikflug mit zweimotorigen Flugzeugen, wo zuvor eine ähnliche Reise mehrere Treibstoffstopps erfordert hätte.

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