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1 Einleitung
Der Begriff der Schallmauer galt in den 30er und 40er Jahren des letzten Jahrhunderts
als unüberwindbare Geschwindigkeitsbarriere in der Luftfahrt, da
der Luftwiderstand bei Erreichen der Schallgeschwindigkeit extrem stark ansteigt.
Doch dies zu unrecht, da 1947 der erste Überschallflug eines bemannten
Flugzeugs gelang. Während das Erreichen des Überschalls heute kein Problem
mehr darstellt, hat sich die Geschwindigkeitsbarriere zum Hyperschall
hin verschoben.
Das heutige Standard-Triebwerk in der zivilen und militärischen Luftfahrt ist
der Turbofan-Antrieb. Dieser besteht aus Axialverdichtern zur Kompression
der Luft und Axialturbinen, welche die Verdichter und den Schub produzierenden
Turbofan antreiben. Seine Vorteile sind der weite Betriebsbereich von
0≤Ma 3 und der hohe spezifische Impuls, d.h. eine hohe Schubkraft bezogen
auf den Treibstoffgewichtsdurchsatz:
I s = F
g 0 ṁ T
. (1.1)
Diese Triebwerke haben aber einen physikalisch begrenzten Einsatzbereich
bis Ma≈3, weil die den Verdichter anströmende Luft auf Unterschall abgebremst
werden muss. Diese Reduzierung der Mach-Zahl geschieht durch Verdichtungsstöße,
welche gleichzeitig die statische Temperatur und den statischen
Druck der Strömung auf ein für das Triebwerk zu hohes Niveau heben.
Um höhere Geschwindigkeiten zu erreichen, ist ein anderes Triebwerks-
Konzept notwendig und zwar der sog. Ramjet. Diese verzichten auf die komplexen
Baugruppen Fan, Verdichter und Turbine und erzeugen die notwendigen
Temperaturen und Drücke am Brennkammer-Eintritt einzig und allein
durch die gasdynamische Kompression der Verdichtungsstöße. Doch auch
dieses Prinzip hat ein Geschwindigkeits-Limit, was sich mit der starken Verzögerung
der Anströmung auf Unterschall erklären lässt. Dadurch wird die
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