Unterschallverbrennung

Angewendet wurde diese Technik bei der Lockheed X-7 in den fünfziger jahren des vergangenen Jahrhunderts. Der Arbeitsbereich dieses Triebwerkstyps liegt bei Fluggeschwindigkeiten bis Mach 5.Bei der Kompression wird die einströmende Luft unter die Schallgeschwindigkeit abgebremst, und bei der Verbrennung handelt es sich um eine Unterschallverbrennung. Englisch wird dieser Triebswerktyp als Ramjet bezeichnet.

Literatur

T. H.Heiser, W. and Pratt, D., “Hypersonic Airbreathing Propulsion”, Education Series, AIAA, 1994, ISBN:1-56347-035-7.

Heutiger Einsatz

bei der Luft-Luft-Rakete Meteor genutzt, wo die Rakete erst durch ein konventionelles Raketentriebwerk auf die nötige Geschwindigkeit gebracht wird. B. Doch werden die Triebwerk in ihrer Leistungsfähigkeit durch zu niedrige Geschwindigkeit oder eine zu geringe Luftdichte beeinträchtigt. B. Zu den Vorteilen gehören z.Bis heute haben sich Staustrahltriebwerke nur in kleinen Bereichen etabliert, da sie trotz extrem großer Vorteile auch extrem große Nachteile mit sich bringen. das niedrige Gewicht, die Verschleißarmut und die Fähigkeit, unterschiedliche Brennstoffe zu verwenden. Deshalb werden sie meist als Sekundärtriebwerke, wie z.

Theoretische details der Triebwerke

Herkömmliche Verdichter könnten diesen Temperaturen nicht mehr stand halten, und ein Schaufelbruch wäre wahrscheinlich.000 °C bis 4. bei einer Geschwindigkeit von Mach 8 eine Temperatur von 3. B. So entsteht z.Beim Ramjet hat die Luft, die durch die Brennkammer geleitet wird, Unterschallgeschwindigkeit. Im Scramjet hingegen ist die Geschwindigkeit der Luft höher als die Schallgeschwindigkeit, was auch eine andere Bauform zur Folge hat. Vor allem haben diese Triebwerke den Vorteil, dass sie bei hohen Geschwindigkeiten (> Mach 3) den entstehenden Temperaturen standhalten können.000 °C, welche noch zusätzlich von der Luftdichte abhängig ist. Um bei einem Ramjet die Einströmgeschwindigkeit zu verringern, hat der Diffusor eine divergente Formgebung, die die Geschwindigkeit der einströmenden Luft senkt und gleichzeitig den Druck erhöht. Durch eine Lavaldüse wird das ausströmende Gas wieder auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt.

Im ersten Abschnitt (konvergent) kommt es zur Kompression und somit zur Beschleunigung der Gase. Man nutzt dabei die Eigenschaften einer konvergenten und einer divergenten Düsenform. Um die Geschwindigkeit (< Mach 1) der aus der Brennkammer austretenden Gase in der Düse auf Überschallgeschwindigkeit zu erhöhen, ist eine bestimmte Düsenform vonnöten. Grund dafür ist die nun freie Entspannung des Mediums, wodurch eine viel größere Expansion und somit auch eine höhere Austrittsgeschwindigkeit erzielt werden kann. Erst durch die Vergrößerung des Düsendurchmessers erfolgt eine Beschleunigung der austretenden Gase. Entscheidender Faktor ist hier die Dichte p der Kompression. Bei einem Überschallaustritt ergeben sich jedoch andere Ergebnisse. Es wird sozusagen dieselbe Luftmasse, die das Triebwerk in einer Zeit t durchläuft, auch in der Zeit t ausgestoßen. Die heißen Gase, die das Triebwerk verlassen, haben je nach Typ – Ram- oder Scramjet – unterschiedliche Eigenschaften. Das kann dazu führen, dass durch den rückwärtigen Staudruck der Gesamtdruck nochmals erhöht wird, was den Vortrieb zusätzlich verstärkt. Im vergleich zum Ramjet wird der Druck im Scramjet in der Verbrennungszone höher und die Geschwindigkeit niedriger. Dieser wird benötigt, um Verdichtungsstöße und Blockaden, die bei Geschwindigkeiten über Mach 3 entstehen, zu verhindern.Im Gegensatz zum Ramjet besitzt das Scramjet einen Isolator. Bei einem Unterschallaustritt der Gase ist die Geschwindigkeit abhängig vom Düsenquerschnitt. Je niedriger dieser ist, desto schneller werden die Gase beschleunigt. Man bezeichnet solch eine Düse als Lavaldüse. Das Maximum liegt dabei bei ca. Mach 1. Darauf folgt der divergente Düsenteil, in dem sich der Durchmesser immer weiter vergrößert und somit eine Entspannung des Gases zulässt. Durch diesen prozess (oben schon beschrieben) kommt es zur erneuten Geschwindigkeitserhöhung auf Werte weit über Überschallgeschwindigkeit; V >> Mach 1.