pdf-download - Lehrstuhl für Thermodynamik - Technische ...

Einleitung
I s
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
Turbojets
C x H y -Triebwerke
Ramjets
Wasserstofftriebwerke
Scramjets
Raketen
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Ma
Abbildung 1.1: Spezifische Impuls Levels für verschiedene Antriebssysteme
(nach [Alg93]).
hohe kinetische Energie abgebaut und weitestgehend in innere Energie und
Entropie umgewandelt, womit Druck, Temperatur und Verluste ansteigen. Bei
Ma≈5 ist der Temperaturanstieg so stark, dass es neben einer hohen thermischen
Beanspruchung der Bauteile zur Dissoziation von Sauerstoff (und
bei steigender Temperatur auch von Stickstoff) in der Brennkammer kommt
[Hey93]. Diese endotherme Reaktion wandelt einen Teil der inneren Energie
zurück in chemisch gebundene Energie. Da die Rekombinationsvorgänge
langsam ablaufen sind dissoziierte Moleküle auch in der Schubdüse vorhanden.
Somit wird weniger chemisch gebundene Energie in kinetische Energie
umgewandelt, was sich negativ auf die Schuberzeugung auswirkt.
Diese Probleme werden vermieden, wenn die Brennkammer mit Überschall
durchströmt wird, wie es bei Scramjets (engl.: supersonic combustion ramjet)
der Fall ist. Dadurch sind Scramjets im Machzahlbereich theoretisch nicht beschränkt.
Abbildung 1.1 zeigt die Geschwindigkeitsbereiche der verschiedenen
Antriebskonzepte sowie deren spezifischen Impuls. Aufgrund des höheren
spezifischen Heizwertes von Wasserstoff besitzen Wasserstofftriebwerke
einen wesentlich höheren spezifischen Impuls als C x H y -Triebwerke. Während
Ramjets heute vereinzelt im militärischen Bereich Anwendung finden, sind
die technischen Probleme und physikalischen Fragestellungen bei Scramjets
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