PDF zum Download - Tim Boson / Condor

TSWS:
Freilich! Ohne dass der Leser diesen Mechanismus eines Aerospike nicht wenigstens im Prinzip
versteht, wird er kaum die im Folgenden geschilderten Entscheidungen der NASA im Allgemeinen
und von Brauns im Besonderen mit allen daraus folgenden Konsequenzen verstehen
können. Lassen Sie uns also fortfahren:
Wie man aus o. a. Abbildung erkennt, wird das ‚Paket’ der Gasstrahlen entlang der Außenwand
des ´Luftstachels` geführt. Aber eben nicht ‚unendlich lang’, wie es die Theorie der
Aerospike-Nozzle fordert. Der Stachel ist immer ein ‚Stummel’, manchmal dadurch ‚verbessert’,
dass man seinen Abschluss offen hält und durch ihn einen stabilisierenden Gasstrahl aus
dem Inneren des ´Luftstachels` austreten lässt. Durch diese Art eines virtuellen ‚spearhead’
lässt sich die infolge der Vereinigung der beiden Gasstrahlen entstehenden Irreversibilitäten
durch Wirbelbildung in Grenzen halten. Viel interessanter ist indes der zweite Effekt, der anhand
der folgenden Abbildung deutlich wird:
Man erkennt, dass das Verbrennungsgas nach Austritt aus der Schubdüse (Thruster) zwei
‚Begrenzungen’ unterworfen ist: Einerseits der festen Wand des Aerospike (nozzle contour)
und andererseits der Erdatmosphäre. Dieser ‚Umgebung’ gegenüber bildet der ausströmende
heiße Gasstrahl eine freie Oberfläche (jet boundary) aus. Deren geometrische Konfiguration
wird durch die lokal variablen atmosphärischen Bedingungen, vornehmlich durch den Atmosphärendruck
erheblich beeinflusst. An sich aber definiert genau dieser Effekt Sinn & Zweck
eines linearen Aerospike: Die resultierende Konfiguration bestimmt die physiko-chemischen
Ort-Zeit-Relationen des Gasstrahls, wie sie durch die unterschiedlichen Linien (so genannte
Charakteristiken für verschiedene dynamische Variable oder Stoßprozesse [Shock]) angedeutet
sind. Sie führt theoretisch zur optimal möglichen physikalischen Anpassung – verbunden
mit dem jeweils lokal möglichen größten Schub!
Dieses Resultat steht in diametralem Gegensatz z. B. zu den Funktionen der Glockendüse und
ihren sehr begrenzten Möglichkeiten: Deren ‚Arbeitspunkt’ verschiebt sich nicht entsprechend
den mit der Flughöhe wechselnden Umgebungsbedingungen. Er kann zwar im Hinblick
auf die jeweils geplante Missionstrajektorie auf einen bestimmten Arbeitspunkt hin eingestellt
(optimiert), aber an veränderte Umweltbedingungen nur eingeschränkt angepasst werden. In
diesem Fall arbeitet das Triebwerk aber nicht bei voller Leistung.
Tim Boson:
Jetzt bin ich aber total neugierig: Ganz unprofessionell gefragt: Lassen sich die Funktionen
der Glockendüse nicht so beeinflussen, dass der Anpassungsvorteil des Aerospike nicht egalisiert
werden kann? Und wieso kennt niemand dieses selbstadjustierende Wunderwerk? Soweit
ich informiert bin, gibt es zurzeit kein einziges einsatzfähiges Aerospike.
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