Überschalltriebwerke können Geschwindigkeiten von Mach 16 erreichen.

Ein Team chinesischer Ingenieure hat einen hochentwickelten Zweimodus-Motor entwickelt, der es Flugzeugen ermöglicht, in einer Höhe von 30 km eine Geschwindigkeit von 19.756 km/h zu erreichen.

Ein NASA-Rotationsverbrennungsmotor im Testbetrieb. Foto: NASA — Ein NASA-Rotationsverbrennungsmotor im Testbetrieb. Foto: *NASA*

Chinesische Hyperschallwaffenforscher haben den weltweit leistungsstärksten Rotationssprengstoffmotor entwickelt, wie Interesting Engineering am 27. Dezember berichtete. Der als revolutionär beschriebene neue Rotationssprengstoffmotor kann Flugzeuge auf Höhen von 30 km beschleunigen und Geschwindigkeiten von Mach 16 (19.756 km/h) erreichen. Mit dieser Geschwindigkeit würde ein interkontinentaler Flug nur wenige Stunden dauern und deutlich weniger Treibstoff verbrauchen als herkömmliche Strahltriebwerke.

Der von Zhang Yining und Kollegen am Pekinger Institut für Maschinenbau entwickelte Motor wurde in einem Artikel der chinesischen Fachzeitschrift „Propulsion Technology“ im Dezember vorgestellt. Er arbeitet in zwei Modi: Im ersten Modus, bei Geschwindigkeiten unter Mach 7 (8.643 km/h), fungiert er als kontinuierlich rotierender Verbrennungsmotor. Außenluft vermischt sich mit Treibstoff und verbrennt, wodurch eine Stoßwelle entsteht. Diese Stoßwelle breitet sich in der ringförmigen Brennkammer aus. Während der Rotation verbrennt die Stoßwelle weiteren Treibstoff, was zu einem starken und kontinuierlichen Schub für das Flugzeug führt.

Im zweiten Modus, wenn das Flugzeug Geschwindigkeiten über Mach 7 erreicht, hört die Stoßwelle auf zu rotieren und konzentriert sich auf eine kreisförmige Plattform am Heck des Triebwerks. Dies trägt dazu bei, den Schub durch eine indirekte Explosion nahezu linear aufrechtzuerhalten. Wie das Forschungsteam beschreibt, entzündet sich der Treibstoff aufgrund der hohen Geschwindigkeit der einströmenden Luft selbst, sobald er sich der hinteren Plattform nähert. Das Triebwerk nutzt diese Detonation als primären Schub während des gesamten Betriebs.

Zhang und seine Kollegen gaben den Wirkungsgrad des Triebwerks in ihrer Forschungsarbeit nicht bekannt. Basierend auf früheren wissenschaftlichen Schätzungen können explosive, brennbare Gase jedoch nahezu 80 % ihrer chemischen Energie in kinetische Energie umwandeln. Dies stellt eine deutliche Verbesserung gegenüber herkömmlichen Turbofan-Triebwerken dar, die typischerweise einen Wirkungsgrad von 20–30 % erreichen und auf langsamer und schonender Verbrennung basieren. Zhangs Forschungsteam erklärte, dass ihr Design Rotations- und Lineardetonation bei verschiedenen Geschwindigkeiten kombiniert. Diese Lösung bietet mehrere Vorteile und kann potenziell den optimalen thermodynamischen Zykluswirkungsgrad in nahezu jedem Drehzahlbereich verbessern.

Den Wissenschaftlern zufolge gestaltet sich die Umstellung auf den neuen Verbrennungsmotor aufgrund seiner zwei Betriebsmodi schwierig. Bei Geschwindigkeiten nahe Mach 7 wird die Rotationszündung zunehmend unwirksam. Daher muss die indirekte Zündung schnell aktiviert werden. Eine Lösung besteht darin, die Anströmgeschwindigkeit von Mach 7 auf Mach 4 (4.939 km/h) oder sogar darunter zu reduzieren. Dadurch würde sich der Kraftstoff ausreichend erhitzen, um sich selbst zu entzünden. Eine andere Lösung ist die leichte Anpassung der internen Motorstruktur, beispielsweise durch Änderung des Durchmessers der Brennkammer und des Stoßwellenwinkels. Solche Änderungen könnten die Gesamtleistung des Motors beeinflussen. Laut dem Forschungsteam benötigt der neue Motor keine speziellen Betriebsbedingungen und arbeitet in den meisten Fällen effizient.

An Khang (laut Interesting Engineering )

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