Wie kann ein modifizierter Staustrahl ohne Turbine statischen Schub erzeugen?

Ein großes Verkaufsargument des Staustrahltriebwerks ist das Fehlen beweglicher Teile (daher kann es aus anderen Sprachen als "Statojet" übersetzt werden). Ein noch größerer Nachteil ist jedoch, dass ein Staustrahltriebwerk keinen statischen Schub erzeugen kann, sodass ein Staustrahlflugzeug nicht von selbst abheben kann.

Die frühen Prototypen Leduc 0.22 und Griffon lösten dieses Problem, indem sie einen koaxialen Turbojet hinzufügten. Dies wurde mit dem Turboramjet J58 von Pratt & Whitney , der die SR-71 Blackbird antreibt, weiter verfeinert .

Das Problem ist, dass durch die Lösung des Nachteils des fehlenden statischen Schubs das Hinzufügen eines Turbojets das Verkaufsargument ohne bewegliche Teile zunichte macht.

Es gibt Raketen, die Feststoffraketen verwenden, um das Problem zu lösen, indem sie den Auspuff der Rakete verwenden, um die Luft im Staustrahl zu komprimieren, der manchmal als Staurakete bezeichnet wird. Es scheint jedoch keine Flugzeuge zu geben, die diese Art von Triebwerk verwenden, und Raketentriebwerke haben ganz andere Einschränkungen.

Gibt es ein funktionierendes oder theoretisches Flugzeugtriebwerk, das im Reiseflugmodus als Staustrahl arbeitet, aus eigener Kraft abheben kann (ohne Bodeninstallationen oder eine abnehmbare erste Stufe / Mutterschiff zu benötigen) und nicht über die vielen komplizierten beweglichen Teile verfügt? eines Turboramjets? Was sind seine erwarteten Eigenschaften? Wenn nicht, was sind die Showstopper?

Und warum können wir nicht einfach etwas Oxidationsmittel (z. B. WFNA ) injizieren, um statischen Schub zu erzeugen?

Das Problem beim Einspritzen von Oxidationsmittel besteht darin, dass es irgendwo herkommen muss, dh Sie müssen es herumtragen, dh Sie haben mehr Kraftstoffgewicht und weniger Nutzlast zur Verfügung.
@Federico Die Idee wäre, einen kleinen Oxidationsmitteltank zu haben, der beim Start und bei der Landung (und im Notfall) hilft. Die Massenstrafe wäre in erster Linie ein Kompromiss für die Verwendung von Staustrahltriebwerken.
Ich glaube nicht, dass der Raketenauspuff in den Motor eingespeist wurde, die Rakete wurde verwendet, um das Ganze auf Geschwindigkeit zu bringen, wo der Staustrahl funktionieren konnte. Oder habe ich dich falsch verstanden?
@zeta-band Beide scheinen zu existieren: Einige Ramjet-Raketen werden von einer ersten Raketenstufe auf Geschwindigkeit gebracht und wirken wie die Feststoffraketen-Booster schwerer Satellitenwerfer. Andere haben eine Rakete im vorderen Teil oder sogar festen Brennstoff direkt im Staustrahl. Die MBDA Meteor-Rakete scheint letzteres zu verwenden.
Interessant zu wissen ist vielleicht, dass ein Flüssigbrennstoff-Raketentriebwerk im Allgemeinen von einer Turbopumpe angetrieben wird, sodass das Argument der fehlenden beweglichen Teile auch für Flüssigbrennstoff-Raketen nicht funktioniert.
Das Staustrahltriebwerk arbeitet nach dem Prinzip, dass Luft durch Staudruck komprimiert wird, bevor sie mit Kraftstoff vermischt und gezündet wird, was bedeutet, dass sie per Definition keinen statischen Schub erzeugen kann. Möglich ist eine Staurakete, die zunächst als Raketenmotor und anschließend als Staustrahl fungiert.
@J.Southworth Wie machbar wäre ein solches Ramrocket-Triebwerk für ein Flugzeug? Wie komplex würde das Ganze am Ende werden?
Eine gute Frage, deren Antwort von anderen Fragen abhängen würde; Welcher Wirkungsgrad ist erforderlich? Welche Treib- und Brennstoffe sind sicherheitstechnisch vertretbar? Welche Bearbeitungszeit ist akzeptabel? Mein Gefühl dabei ist, dass es wahrscheinlich besser wäre, das Flugzeug mit Feststoffraketen-Boostern zu starten, die dann abgeworfen würden, so dass das Flugzeug unter Staustrahlantrieb weiterfliegen könnte.
Ein Flüssigbrennstoff-Stauraketentriebwerk kann aus einem Raketentriebwerk in Kombination mit einem Staustrahltriebwerk in einer Über- und Unteranordnung mit einem gemeinsamen Kraftstoffsystem bestehen, das dem Staustrahl Kraftstoff und dem Raketenmotor denselben Kraftstoff sowie ein Oxidationsmittel zuführt.
Die in Flugkörpern verwendeten Ramrocket-Motoren sind Festbrennstoffgeräte, die zunächst als Festbrennstoffraketen funktionieren, dann werden die Abdeckungen über den Lufteinlässen durch kleine Sprengladungen abgeblasen, wodurch der Motor als Staustrahl funktionieren kann.
@Federico: Außerdem ist WFNA eines der letzten Dinge, die Sie als Oxidationsmittel verwenden möchten - sicher, es oxidiert den Kraftstoff, aber es oxidiert auch im Wesentlichen alles andere, was es erreicht.

Antworten (2)

Nun, die Pratt & Whitney J58-Triebwerke, die den SR-71 antrieben, arbeiteten auf ähnliche Weise, indem sie ein Bypass-System verwendeten, das es dem Triebwerk ermöglichte, bei hohen Geschwindigkeiten als Staustrahl und bei niedrigeren Geschwindigkeiten als Turbojet-Triebwerk zu arbeiten.

Aufgrund der Natur eines Staustrahls ist er auf Staudruck am Einlass und am Einlasshals angewiesen, um den Luftstrom vor der Verbrennung unter Druck zu setzen. Es ist einfach nicht möglich, diese Art von Staudruck bei Geschwindigkeiten unter Mach 2 oder so zu erreichen. Vor einiger Zeit erschien in der Zeitschrift Air & Space ein Artikel über zwei unternehmungslustige kanadische Teenager, die versuchten, einen selbstgebauten Staustrahl aus eisernen Abwasserrohren herzustellen, um einen Schlitten anzutreiben. Sie konnten das Design aus diesem Grund nicht zum Laufen bringen.

Daher benötigen Sie leider einen anderen Triebwerkstyp, um ein Flugzeug auf diese hohen Geschwindigkeiten zu beschleunigen, bei denen ein Staustrahl funktionieren könnte. Turbojets eignen sich gut für diese Anwendung. So auch Raketenbooster. Das Einspritzen von Oxidationsmittel wäre hier nicht sehr nützlich, da der Luftstrom durch den Motor nicht schnell genug ist, um eine anhaltende Verbrennung sicherzustellen.

Eine andere Möglichkeit, ein Flüssigbrennstoff-Stauraketentriebwerk zu realisieren, bestünde theoretisch darin, den Raketenmotor in den Mittelkörper des Staustrahl-Lufteinlasses einzubauen. Wenn sich das Flugzeug der Betriebsgeschwindigkeit des Staustrahls näherte, würde das Verhältnis von Treibstoff zu Oxidationsmittel, das dem Raketenmotor zugeführt wird, erhöht, so dass ein Teil des Treibstoffs aus dem Raketenmotor ausgestoßen und mit Luft vermischt würde, bevor er verbrannt wird. Sobald die volle Staustrahl-Betriebsgeschwindigkeit erreicht ist, würde die Zufuhr von Oxidationsmittel unterbrochen, und an diesem Punkt würde das Triebwerk als Staustrahl funktionieren. Staustrahltreibstoff ist im Grunde ähnlich wie Flugzeugturbinentreibstoff, hat aber ein etwas höheres spezifisches Gewicht, eine höhere Viskosität und einen niedrigeren Flammpunkt, um den typischen Staustrahl-Betriebsbedingungen zu entsprechen. Konzentriertes Wasserstoffperoxid wäre ein mögliches Oxidationsmittel.

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