Wie funktioniert ein Triebwerk?
Die Gasturbine oder das Düsentriebwerk war die erste Alternative zum Propeller als Schubmittel, um ein Flugzeug durch den Himmel zu bewegen. Wie die meisten Triebwerke ist der Jet ein Verbrennungsmotor, der im klassischen Viertakt-Zyklus Schub erzeugt: Induktion , Kompression , Zündung und Auspuff . Im Gegensatz zu Propellerflugzeugen, die das überhitzte Abgas der internen Verbrennung in mechanische Leistung umwandeln, um einen Rotor anzutreiben, kommt der Schub des Strahltriebwerks direkt vom Abgas, das vom Heck des rohrförmigen Motors ausgestoßen wird. Während die Höchstgeschwindigkeit eines Propellerflugzeugs bei etwa Mach 0,8 liegt, können verschiedene Düsenflugzeuge Geschwindigkeiten von Mach 15 oder höher erreichen (siehe Scramjet ), wobei Mach 1,0 bis 2,0 typischer sind.
Das erste Triebwerksflugzeug der Welt, die He 178, wurde in den späten 1930er Jahren von dem deutschen Ingenieur Hans von Ohain entworfen und am 27. August 1939 vom Flugplatz Marienehe von Testpilot Erich Warsitz geflogen. England flog 1941 sein erstes Triebwerksflugzeug. Amerikaner geborene Entwürfe wurden erst in den 1960er Jahren umgesetzt. Die Entwicklung des Düsenflugzeugs war ein Meilenstein in der Luftfahrt, der seit dem historischen Flug der Wright Brothers in Kitty Hawk nicht mehr zu sehen war.
Das Düsentriebwerk wurde ursprünglich entwickelt, um die sinkenden Renditen propellergestützter Konstruktionen zu überwinden, als sich die Radialgeschwindigkeit der Propeller der Schallgeschwindigkeit anzunähern begann. Im Gegensatz zu einer kleinen Beschleunigung einer großen Luftmasse wie bei einem Propeller arbeitet das Strahltriebwerk nach dem Prinzip, eine kleinere Luftmasse auf eine sehr hohe Geschwindigkeit zu beschleunigen. Anstatt wie ein Propeller an der Vorderseite des Flugzeugs angebracht zu sein, ist ein Düsentriebwerk an den Tragflächen oder an der Rückseite eines Flugzeugs angebracht.
Der Strahlzyklus beginnt, wenn sich schnell bewegende Luft in eine Kammer an der Vorderseite des Motors gesaugt und dann durch eine Reihe von Schaufeln komprimiert wird, die sich mit immer höheren Drehzahlen bewegen. Die Ansaugöffnung ist durch ein Drahtgeflecht oder Gitter abgedeckt, um das Eindringen von Fremdkörpern zu verhindern, da Luft direkt aus der Flugbahn des Flugzeugs angesaugt wird. Wenn die sich bewegende Luft ein hohes Maß an Kompression erreicht hat, wird sie mit Kraftstoff kombiniert und gezündet, wobei sie aus der Auslassöffnung an der Rückseite des Düsentriebwerks ausgestoßen wird. Aufgrund der enormen Menge an Wärme, die erzeugt wird, sind ausgeklügelte Kühlsysteme erforderlich, um zu verhindern, dass die Innenteile des Motors schmelzen.
Es gibt viele verschiedene Varianten des Designs der Düsentriebwerke, die unterschiedliche Strukturen und Techniken kombinieren, um Düsenflugzeuge zu erstellen, die für unterschiedliche Geschwindigkeiten und Höhen geeignet sind. Zu diesen Varianten gehören der Turbojet, der Turbofan, der Ramjet, der Scramjet, der Pulsjet und einige andere.