pdf-download - Lehrstuhl für Thermodynamik

1 Einleitung
1.1 Luftatmende Hyperschall-Transportsysteme
Die Nutzlast ist der wichtigste Parameter bei der Entwicklung eines
sparsamen Hyperschall-Transportsystems. Da der Oxidator bei raketenbasierenden
Transportsystemen den dominierenden Massenanteil
darstellt [Mü72], ist ein luftatmendes Triebwerk, das den Sauerstoff
aus der Atmosphäre als Oxidationsmittel verwendet, eine viel
versprechende Alternative. Ein weiterer Vorteil eines luftatmenden
Transportsystems ist der durch die Flügel generierte Auftrieb, der
die Transportkosten reduziert. Daneben bietet der Einsatz des luftatmenden
Transportsystems gegenüber den derzeit verwendeten raketenbasierenden
zweistufigen Transportsystemen TSTO (Two–Stage–
To–Orbit) ein viel höheres Sicherheitsniveau und eine deutlich größere
Missionsflexibilität, was durch die geringere Startmasse, das angetriebene
Landen und den sicheren Missionsabbruch erreicht wird
[McC02]. Die Wiederverwendbarkeit gehört ebenfalls zu den wichtigsten
Vorteilen des luftatmenden Transportsystems.
Gasturbinen, Ram- und SCRamjets werden als Konzepte für ein
zukünftiges Triebwerk diskutiert. Ab einer Machzahl von 3.5 sind
Gasturbinen ineffizient und können mit Ram- und SCRamjets nicht
konkurrieren. Während im ramjetbasierenden Triebwerk die Überschallströmung
auf Unterschall verzögert wird, bleibt die Strömung
im SCRamjet im Überschall. Das Ramjet-Triebwerk zeigt eine hohe
Effizienz im Flugmachzahlbereich zwischen 3.5 und 6. Für Flugbedingungen
ab Mach 6 ist das Potenzial des SCRamjet-Triebwerks
höher als das eines Ramjets, da im SCRamjet thermische Probleme,
die durch die Verzögerung der Überschallströmung auf Unterschall
entstehen, vermieden werden [Swe93, Cur91].
Trotz der dreißigjährigen Entwicklungsgeschichte luftatmender Hyperschalltransportsysteme
ist der derzeitige Entwicklungsstand noch
weit von einem technisch relevanten und funktionsfähigen Prototy-
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