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Die Bundesregierung vergibt einen Auftrag zur Entwicklung des linearen Raketentriebwerks AeroSpike

Die Bundesregierung vergibt einen Auftrag zur Entwicklung des linearen Raketentriebwerks AeroSpike

Das Luft- und Raumfahrt-Startup Polaris Raumflugzeuge hat von der Bundesregierung einen Auftrag erhalten Bundesamt für Ausrüstung, Informationstechnik und Nutzung der Bundeswehr (BAAINBw) (Bundesamt für Ausrüstung, Informationstechnik und Nutzung der Bundeswehr) hat einen AeroSpike (LAS)-Linearantrieb entwickelt und betrieben, der eine herkömmliche Raketendüse durch einen gebogenen wandförmigen Stopfen ersetzt.

Herkömmliche Raketen sind leicht an ihren glockenförmigen Öffnungen zu erkennen, die den Austritt heißer Gase aus der Brennkammer beschleunigen. Es handelt sich um ein bemerkenswert erfolgreiches Design, das sich seit über einem Jahrhundert kaum verändert hat, aber immer noch viel zu wünschen übrig lässt – insbesondere, da chemische Raketen bereits nahe an ihrer theoretischen Grenze arbeiten.

Als Alternative suchen Ingenieure seit den 1950er Jahren nach LAS-Systemen. Die Idee hinter dem Flugtriebwerk wurde aus alten Triebwerken mit Sechskantdüsen entwickelt und besteht darin, dass es eine herkömmliche Raketenglockendüse nimmt und eine Seite davon abschneidet.

Das Flugzeugtriebwerk wird am Boden getestet

NASA

Die Raketenglockendüse beschleunigt die Treibgase, indem sie ihre Expansion kontrolliert. Dies geschieht durch die Konstruktion der Glocke, die für einen bestimmten Umgebungsluftdruck ausgelegt ist. Dies stellt ein Problem dar, da sich der Luftdruck mit der Höhe ändert, was bedeutet, dass eine für Meereshöhe ausgelegte Rakete beim Aufstieg an Effizienz verliert.

Dies ist einer der Gründe für mehrstufige Raketen. In größeren Höhen benötigt der Booster einen anderen Raketentriebwerk. Selbst wenn es sich um dasselbe Triebwerk handelt, das auch für den Start verwendet wird, benötigt das Oberstufentriebwerk eine andere Glockenkonfiguration, um den Druckunterschied zu bewältigen.

Das Aerocycle rundet dies ab, indem eine Seite des Dorns den gleichen Querschnitt wie die Glockendüse hat und die andere Seite offen ist, während sich oben eine Reihe von Brennkammern befindet. Wenn die heißen Gase die Kammern verlassen, wird der Dorn auf der einen Seite eingedämmt und der Luftdruck auf der anderen Seite ersetzt den fehlenden Glockenquerschnitt.

Vergleich eines konventionellen Raketentriebwerks und eines Flugtriebwerks
Vergleich eines konventionellen Raketentriebwerks und eines Flugtriebwerks

NASA

Bei richtiger Konfiguration ist der Spike optimal für den Betrieb auf Meereshöhe eingestellt. Wenn der Luftdruck steigt und sinkt, dehnt sich die virtuelle Glocke aus und sorgt so dafür, dass der Motor effizient bleibt. Dies gibt Ingenieuren die Möglichkeit, einen Motor zu bauen, der genauso effizient ist wie ein herkömmlicher Motor, der von der Erde in den Weltraum gelangt und einfacher, kleiner und leichter ist. Das bedeutet mehr Platz und Gewicht, um mehr Kraftstoff zu sparen und mehr Nutzlasten zu heben. Es bedeutet auch ein Fahrzeug mit höherer Flughöhe, Reichweite und Mach-Plus-Geschwindigkeit.

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Das Problem besteht darin, dass es eine Sache ist, theoretisch mit einem Flugmotor umzugehen, und eine andere, ihn in der Praxis zu bauen. Die größte Hürde besteht darin, dass sie große Mengen an Wärme erzeugen, was neue Materialien, Kühlsysteme zu ihrer Handhabung und 3D-Drucktechnologie zu ihrer Herstellung erfordert.

Das hinderte die NASA jedoch nicht daran, eine Version ihres Space-Shuttle-Nachfolgers, der X-33/VentureStar, zu entwickeln und einen Kaltströmungsdemonstrator auf der Rückseite der SR-71 Blackbird zu testen.

Im Rahmen des neuen Vertrags wird Polaris mit der Entwicklung und dem Betrieb eines LAS-Triebwerks beauftragt, das in ein transversales Raumflugzeug integriert werden kann, das größer und schwerer ist als die drei zuvor vom Unternehmen gebauten Fahrzeuge. Im Erfolgsfall wäre es das erste Mal, dass ein Flugzeugtriebwerk im Flug gezündet würde.

Quelle: Polaris