Powder Flugzeugtriebwerk

Ein Pulverraketentriebwerk ist eine der einfachsten Varianten von Strahltriebwerken für Flugzeuge und Raketen. Als Brennstoff verwendet er Festbrennstoff – eine Pulverladung. In der Regel wird ein rauchfreies Schießpulver verwendet, da es eine hohe Verbrennungstemperatur aufweist und dem Flugzeug einen kräftigen Impuls verleiht. Bei Raketen wird es als Haupttriebwerk eingesetzt, bei Luft- und Flugzeugen kann es als Zusatztriebwerk für hohe Beschleunigungen eingesetzt werden.

Moderner Pulverraketenmotor. 1 - Pulverprüfer; 2 - Zwerchfell; 3 - Düse.

Solche Pulverbooster verkürzen die Startstrecke. Nach Verbrauch des gesamten Treibstoffs werden solche Triebwerke in den meisten Fällen von der Hauptstruktur des Flugzeugs getrennt.

Historische Daten zum Einsatz von Pulvermotoren.

Die ersten aufgezeichneten Daten über die Verwendung von Schießpulver als Beschleuniger stammen aus dem Jahr 960. Zu dieser Zeit stellten die Chinesen die ersten Pulverraketen für militärische Zwecke her. Sehr oft wird in Legenden und Erzählungen der Einsatz von Pulverladungen für Flüge erwähnt. So erzählte eine der Legenden von Wang Gus Versuch, in einem mit 47 Schießpulverraketen beladenen Flugzeug zu fliegen.

Im Jahr 1540 erschien das Buch „Über Pyrotechnik“ des Autors Vannoccio Biringuccio. Bereits damals wurde der erste Entwurf für den Aufbau einer ein- und mehrstufigen Pulverrakete vorgelegt. Doch viele Science-Fiction-Autoren jener Zeit nutzten ihr bescheidenes Wissen über Raketentechnik und Pulvertriebwerke, um ihren Helden den Weg in entlegene Winkel des Planeten oder sogar zum Mond zu ermöglichen.

Im 19. Jahrhundert begann man mit der realistischeren Konstruktion und dem Bau wirklich erfolgreicher Antriebsmotoren. So gelang es dem Engländer W. Congreve 1817, eine Rakete mit einer Reichweite von 2,7 Kilometern zu bauen. Parallel dazu stellten die russischen Designer I. Kartmazov und A. Zasyadko ihren eigenen Prototyp her, der 2,69 Kilometer weit fliegen konnte. Durch Weiterentwicklungen in dieser Branche konnten noch bessere Ergebnisse erzielt werden. Im Jahr 1881 arbeitete der einheimische Konstrukteur und Forscher N. Kibalchich an der Herstellung eines bemannten Flugzeugs mit Pulvertriebwerk. Nach weiteren 5 Jahren führte A. Ewald eine Reihe von Experimenten mit einem Modellflugzeug mit Pulverladung durch.

Der Durchbruch war natürlich die Entwicklung von M. Pomortsev, der 1902 eine Rakete mit Pulvertriebwerk herstellte. Seine Merkmale sind stabilisierende Oberflächen am Rumpf und ein durchdachteres Motordesign. All dies ermöglichte eine Flugreichweite von 9 Kilometern.

Deutsche Designer blieben bei der Entwicklung von Pulvermotoren nicht zurück. So nutzte der bekannte Autokonstrukteur Fritz von Opel in den 20er Jahren des letzten Jahrhunderts Pulverladungen zur Beschleunigung eines Fahrrads und eines Motorrads und führte anschließend auch Experimente mit einem Auto durch. Im April 1928 installierte der Konstrukteur 12 Feststoffraketen in einem Opel-Rak-Rennmodell. Mit diesem Beschleuniger konnte eine Geschwindigkeit von 112 km/h erreicht werden. Im Mai desselben Jahres wurde eine 24-Ladungs-Raketeneinheit in das Auto eingebaut, die das Auto auf eine Geschwindigkeit von 200 km/h beschleunigte.

Nach den Experimenten begann F. Opel mit der Erprobung von Pulvermotoren in Flugzeugen. Unter dem Namen Opel RK 22 entstand 1928 ein Raketenflugzeug. Parallel dazu entwickelte A. Lippsche eine ähnliche Flugmaschine namens „Duck“, mit der sie mit einem Pulverbeschleuniger in einer Minute 1,2 Kilometer weit fliegen konnte. Das Opel-Gerät konnte im Flug eine Geschwindigkeit von 152 km/h erreichen. Ein Jahr später, nämlich im Oktober 1929, testete der Konstrukteur G. Espenlaub seine Flugeinheit. Das Raketenflugzeug war mit 15 Raketenladungen ausgestattet, die das Auto in die Luft heben konnten, doch während des Fluges fing das Flugzeug Feuer.

Was die Entwicklungen der UdSSR in dieser Branche betrifft, so begannen sie aktiv in den 30er Jahren. Es war möglich, ein Flugzeug zu bauen, das zusätzlich Pulverladungen verwendete, es trug den Namen U-1. Die Tests verliefen gut, woraufhin beschlossen wurde, ähnliche Beschleuniger in einen TB-1-Bomber einzubauen. Für eine hochwertige Übertaktung wurden auf jeder Seite des Gerätekörpers 3 Pulverladungen installiert. Es ist zu beachten, dass die Masse des gesamten Beschleunigersatzes nur 60 Kilogramm betrug. Gleichzeitig gaben sie für zwei Sekunden Arbeit einen Schub von 10 kgf ab. Diese Leistung reichte aus, damit der 400-Tonnen-Bomber seine Startstrecke von 7 Metern auf 330 Meter reduzieren konnte.

Ähnliche Tests wurden 1935 an sowjetischen Jägern durchgeführt. Obwohl sie enormen Schub erhielten, fanden solche Anlagen in der Flugzeugindustrie keine breite Anwendung.

Während des Zweiten Weltkriegs wurden in Japan und Deutschland häufig Pulververstärker für ihre Flugzeuge eingesetzt. Darüber hinaus führten sie während der Verschlechterung des Zustands dieser Länder am Ende des Krieges die Entwicklung von Angriffsflugzeugen durch, die einen Feststoffmotor als Haupttriebwerk für Flugzeuge verwendeten. Auf der Grundlage solcher Projekte wurden Flugzeuge für Selbstmordmissionen gegen Schiffe geschaffen. Solche Flugzeuge waren in Japan weit verbreitet, das auffälligste Beispiel ist der Oka-Apparat.

Alle Weiterentwicklungen verbesserten lediglich die Reichweite und Genauigkeit des Fluges. Dennoch wurden und werden Pulvertriebwerke in den meisten Fällen eher für den Raketenbau als in der Luftfahrt eingesetzt. Allerdings haben solche Beschleuniger mit Festbrennstoff im Flugzeugbau erhebliche Hilfen geleistet.

Merkmale des Aufbaus und der Funktionsweise des Pulvermotors

Ein Flugzeugantriebsmotor wird oft als Feststoffraketenmotor oder kurz Feststoffraketenmotor bezeichnet. Beim Betrieb solcher Motoren wird die Kombination eines Oxidationsmittels und eines festen Brennstoffs zu einer einzigen Masse verwendet. All dies befindet sich direkt in der Brennkammer und nicht in zusätzlichen Kraftstofftanks wie bei Flüssigmodellen. Das Design wird nicht nur leichter, es wird auch zuverlässiger und einfacher, da das Kraftstoffversorgungssystem entfällt. Das einfachste und auffälligste Beispiel für eine solche Konstruktion ist eine herkömmliche Pulverrakete.

Zunächst ist festzuhalten, dass der Einsatz von Feststoffraketentriebwerken in der Luftfahrt zur Erfüllung bestimmter Aufgaben notwendig ist. Die Hauptaufgabe, die zusätzliche Pulvertriebwerke lösen, besteht natürlich darin, das Schub-Gewichts-Verhältnis des Flugzeugs in einer bestimmten Flugphase deutlich zu erhöhen. In den meisten Fällen ist dies während des Starts notwendig. Es gibt nicht immer hervorragende Bedingungen für den Start und den normalen Start eines Flugzeugs. Dies galt insbesondere in der Zeit der Kolbenfliegerei und in den frühen Stadien der Entwicklung flüssigkeitsbetriebener Strahlanlagen. Dadurch konnte die Startstrecke des Flugzeugs deutlich verkürzt werden. Ein solch schneller Start trug dazu bei, einen dichten Beschuss durch feindliche Geschütze zu vermeiden. Es gab auch Modelle von Jägern, die Pulverbooster nutzten, um feindliche Luftziele schnell zu erreichen. Eine Erhöhung des Schub-Gewichts-Verhältnisses in einem bestimmten extremen Flugmoment ermöglicht es, Kampfeinsätze einfacher und effizienter zu lösen.

Nachteile Vorteile von Pulvermotoren

Der unbestreitbare Vorteil ist die Einfachheit des Designs sowie die Vermeidung von Kraftstofflecks, ein hohes Maß an Anwendungssicherheit und Zuverlässigkeit. Solche Designs können lange aufbewahrt werden.

Was die Mängel betrifft, müssen hier die geringen Indikatoren des spezifischen Impulses und die Schwierigkeit bei der Kontrolle der Traktion hervorgehoben werden. Es ist nicht möglich, die Traktion zu reduzieren oder zu deaktivieren. Während des Betriebs treten starke Vibrationen des Flugzeugkörpers auf. Abgase sind sehr giftig und schädigen die Umwelt.

Brennstoff:

• Ein homogener Kraftstofftyp, der eine feste Lösung von Nitrozellulose in Nitroglycerin ist. In der Regel wird dieser Treibstoff zum Abschuss großer Raketen verwendet.

• Gemischter Kraftstofftyp. Dabei handelt es sich in der Regel um eine Mischung aus einem Oxidationsmittel und einem festen Hauptbrennstoff.

Der erste Treibstoff für Raketentriebwerke war eine Mischung aus Salpeter, Schwefel und Holzkohle. Dann begannen sie, Ammoniumperchlorat als Oxidationsmittel zusammen mit Polymertreibstoff (in der Weltraumrakete) zu verwenden. In der modernen Welt werden diese Motorentypen für den Raketenmodellbau verwendet. Gleichzeitig entstehen einfachere Mischungen auf Basis des besser zugänglichen Kaliumnitrats und organischer Bindemittel wie Zucker oder Sorbit.

Daher ist hervorzuheben, dass Pulvermotoren für den modernen Flugzeugbau nicht relevant sind. Sogar die Raumfahrtindustrie entwickelt effizientere und erschwinglichere Raketenwerfer.