Triebwerk für fünffache Schallgeschwindigkeit
GE Aerospace kombiniert "Staustrahltriebwerk" mit der "rotierenden Detonationsverbrennung"
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So könnte ein Hyperschall-Flugzeug der Zukunft aussehen (Illustration: geaerospace.com) |
Niskayuna (pte030/19.12.2023/13:30)
GE Aerospace hat das weltweit erste Dual-Mode-Triebwerk vorgestellt. Damit sollen zivile und militärische Luftfahrzeuge fünffache Schallgeschwindigkeit erreichen, ohne übermäßig viel Treibstoff zu verbrauchen. Es kombiniert die Techniken "Staustrahltriebwerk" und "rotierende Detonationsverbrennung" miteinander.
Triebwerk ohne bewegliche Teile
Ein Staustrahltriebwerk kommt ohne bewegliche Teile aus. Die Verbrennungsluft wird nicht mithilfe von Kompressoren in die Brennkammer gedrückt, sondern allein durch die Geschwindigkeit, mit der die Turbine sich bewegt. Bei der rotierenden Detonationsverbrennung entstehen durch eine Serie von kontrollierten Explosionen in einer kreisförmigen Kammer Druckwellen, die das Triebwerk nach vorn katapultieren. Miteinander kombiniert ergibt sich ein leistungsfähiger Antrieb.
Das Fliegen mit mehr als der fünffachen Schallgeschwindigkeit erfordert jedoch erhebliche technologische Fortschritte bei Werkstoffen und Elektronik, die den hohen Temperaturen im Bereich von Mach 5+ standhalten können. Mit Elektronik auf der Basis von wärmeresistentem Siliziumkarbid und Hochtemperatur-Keramikmatrix-Verbundwerkstoffen hat das US-Unternehmen bereits die Grundlage für die Schaffung von Hochleistungsmotoren geschaffen.
Neuentwicklungen hitzebeständig
GE Aerospace setzt Hochtemperatur-Keramikmatrix-Verbundwerkstoffe bereits in Turbinen für Verkehrsflugzeuge ein. Sie halten höhere Temperaturen als bisher eingesetzte Werkstoffe aus und sollen auch mit einer längeren Lebensdauer aufwarten. Forscher von GE Aerospace haben zudem sogenannte MOSFETs aus Siliziumkarbid vorgestellt, die bei Temperaturen über 800 Grad Celsius betrieben werden können. Dabei handelt es sich um Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren, die sich in der Steuerelektronik einsetzen lassen.
Derzeit handelt es sich bei vielen Prototypen von Hyperschallraketen um Gleiter. Das heißt, sie werden von Transportflugzeugen in große Höhen gebracht und erreichen dann im Sturzflug durch das Staustrahltriebwerk Hyperschallgeschwindigkeit. Es funktioniert, doch für die Praxis ist das ungeeignet. GE Aerospace will die erste Flugphase mit einem Triebwerk auf Basis rotierender Detonationsverbrennung absolvieren. Es soll das Luftfahrzeug in eine Höhe bringen, in der das zweite Triebwerk den weiteren Antrieb übernimmt.
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