HOCHGESCHWINDIGKEITSJETS
Chinas Hyper-Triebwerk bringt einen Jet in nur zwei Stunden an jeden Punkt der Welt
Chinesische Wissenschaftler haben das Konzept der Hyperschallantriebe so modifiziert, dass ihr Sodramjet-Triebwerk 16-fache Schallgeschwindigkeit erreicht. Damit könnten auch Weltraumfähren angetrieben werden.
In China wurde ein neuartiges Hyperschalltriebwerk getestet. In nur zwei Stunden könnte ein Jet mit dem Antrieb jeden Punkt der Erde erreichen.
Hyperschall-Raketen sind der große Trend der Militärtechnik. Mit Geschwindigkeiten von fünffacher bis hin zu über zehnfacher Schallgeschwindigkeit erreichen sie ihre Ziele sehr schnell. Das verkürzt die Vorwarn- und Reaktionszeit bei Angriffen. Hinzu kommt, dass der sehr teure Raketenabwehrschirm der USA diese Flugkörper nicht abfangen kann.
US-Konzept in China zu Ende gedacht
Chinesische Ingenieure haben nun auf einem Prüfstand ein neuartiges Triebwerk in Betrieb genommen, welches noch weit schneller fliegen kann als die bisherigen Hyperschallwaffen. In dem Versuch hat es die neunfache Schallgeschwindigkeit erreicht, möglich soll Mach 16 sein. Doch das konnte man auf dem Versuchsstand nicht simulieren. Ein Flugzeug könnte mit diesem Antrieb in nur zwei Stunden jeden beliebigen Ort auf der Welt erreichen. Mit dem Sodramjet (standing oblique detonation ramjet engine) würden echte Hyperschallflugzeuge möglich sein, aber vor allem könnten sie Weltraumfähren antreiben.
"Mit wiederverwendbaren transatmosphärischen Flugzeugen können wir horizontal von einer Landebahn eines Flughafens abheben, in eine Umlaufbahn um die Erde beschleunigen, dann wieder in die Atmosphäre eintreten und schließlich auf einem Flughafen landen. Auf diese Weise wird der Zugang zum Weltraum zuverlässig, routinemäßig und erschwinglich", so die Wissenschaftler vom Institut für Mechanik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften zu den SCMP. Ihre Studie wurde im Chinese Journal of Aeronautics veröffentlicht.
Doch Hyperschall ist nicht Hyperschall
Die bisherigen Raketen oder Gleiter mussten irgendwie "angeschoben" werden, um auf das Hyper-Tempo zu kommen. Wiedereintrittskörper werden von einer Rakete in den nahen Weltraum getragen und stürzen von dort auf die Erde zurück. Diese Gefechtsköpfe wurden schon im Kalten Krieg hyper-schnell – neu ist jetzt, dass sie lenkbar sind und nicht mehr einer ballistischen Bahn folgen müssen. Andere Geschosse nutzen ein sogenanntes Scramjet-Triebwerk. Anders als bei herkömmlichen Triebwerken wird hier kein Verdichter benutzt. Das bedeutet aber auch: Das Triebwerk kann nicht bei Tempo null starten, es muss entweder von einem Jet ausgeklinkt oder von einer Boosterrakete auf Geschwindigkeit gebracht werden. So ein Einweg-Booster ist für Militärraketen denkbar, aber für einen Jet, der häufig starten soll, ob nun zivil oder militärisch, ist das keine Option.
Lösung von Verbrennungsproblemen
Die staatsnahe South-China-Morning-Post (SCMP) berichtet, dass der Sodramjet auf jahrzehntelange Arbeit an Scramjets basiert. Ein Konzept, das in den Vereinigten Staaten entwickelt wurde. In der Überschallphase wird die einströmende Luft beim Supersonic Combustion Ramjet (Scramjet) nicht auf unter Schallgeschwindigkeit abgebremst, die Verbrennung findet als Überschallverbrennung statt. Aber damit gab es ab einer gewissen Geschwindigkeit große Probleme, der Forscher Jiang Zonglin war der Meinung mit den Scramjet-Konzepten in eine Sackgasse geraten zu sein. Er nahm eine von der NASA 1980 veröffentlichten Idee auf. "Jiang und seine Kollegen sagten, dass sie die fatale Konstruktionsschwäche der Scramjets satt hatten. Der Scramjet konnte bei einer Geschwindigkeit von Mach 7 oder mehr kaum noch Schub erzeugen. Der Treibstoffverbrauch war so hoch, dass kein kommerzielles Luftfahrtunternehmen die Rechnung bezahlen konnte." Hinzu kam, dass die Überschallschockwellen die Verbrennung "ausblasen" konnten, so das neu gestartet werden musste.
Der Grund dafür sind Probleme der Verbrennungsprozesse im Triebwerk, die bei dieser Geschwindigkeit auftreten. Die chinesischen Forscher entwarfen die Verbrennungskammer von Grund auf neu. Ihre Konstruktion nutzt den Überschallknall, um die Verbrennung zu verstärken. Ihr Sodramjet-Triebwerk bedeutet "stehendes Schrägdetonations-Staustrahltriebwerk". Die Schockwellen entstehen nicht mehr als Störung, sondern sind eingeplant. Sie erzeugen sich in einer permanenten Detonationsschleife immer wieder selbst und treiben so den Motor voran. Wenn man mag, kann man hier die Hightech-Wiedergeburt der Prinzipien des alten Pulsstrahltriebwerks erkennen, das in der der V1 "Fliegenden Bombe" aus dem Zweiten Weltkrieg verwandt wurde. "Indem sie die Schockwelle zum Freund machten, konnten sie die Verbrennung bei Hyperschallgeschwindigkeit aufrechterhalten und stabilisieren", so die "SCMP". "Je schneller das Triebwerk flog, desto effizienter verbrannte der Wasserstofftreibstoff. Das neue Triebwerk war auch viel kleiner und leichter als frühere Modelle."
Das Triebwerk steht auch nach dem Test noch am Anfang seiner Entwicklung.
Quelle: SCMP, Chinese Journal of Aeronautics