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Die Triebwerkstechnologie moderner Kampfflugzeuge

Technisch sehr komplex und in der Entwicklungsphase mit Problemen behaftet sind beinahe alle Bereiche eines modernen Kampfjets. Es gab oder gibt aber in keinem anderen Bereich so viele schwere Probleme zu lösen wie beim Triebwerk. Kein Bereich hat mehr Flugzeugprojekte scheitern lassen, keiner hat so oft Projekte um Jahre verzögert oder realisierte Fluggeräte an ungelösten Kinderkrankheiten bis ins hohe Alter laborieren lassen.
Auf der Suche nach neuen Antriebstechnologien ist so manches Triebwerk-Testzentrum im eigentlichen Sinn des Wortes "in die Luft geflogen". Von Martin Rosenkranz für www.airpower.at.

 

Stark, zuverlässig, langlebig, wartungsarm, leicht und sparsam soll es sein - das Triebwerk eines Kampfjets.

Wo liegen die Probleme im Triebwerksbau ?

Die Bedingungen unter denen ein modernes Jettriebwerk zuverlässig Leistung abgeben soll sind alles andere als angenehm. Stellen sie sich Metallteile mit geringsten Fertigungstoleranzen vor die sich mit hoher Geschwindigkeit drehen, die gleichzeitig mit enormen Drücken und Temperaturen konfrontiert werden, welche über dem Schmelzpunkt des Metalls liegen. Stellen sie sich vor, dass diese Maschine in der dünnen kalten Luft der Stratosphäre ebenso klaglos funktionieren muss wie in Bodennähe. Dass die Luft wenn das Flugzeug stillsteht angesaugt werden muss, sie aber bei hohen Geschwindigkeiten mit hunderten Stundenkilometern auf die ersten Triebwerksschaufeln trifft. Und zu guter letzt stellen sie sich einen Piloten vor, der im Stress eines Luftkampfes das Triebwerk bis zur von den Technikern festgelegten äußersten Grenze belastet und oft auch darüber hinaus.

Um die geforderte Leistung zuverlässig abgeben zu können und eine wirtschaftliche Lebensdauer des Triebwerkes möglich zu machen, werden enorme Anforderungen an die verwendeten Materialien gestellt. Kein Metall ist für sich alleine in der Lage die auftretenden thermischen und mechanischen Belastungen zu widerstehen, entweder sie würden sich bei den auftreten Drücken und Drehzahlen schlicht verbiegen, brechen oder dehnen oder ganz einfach schmelzen. Das Resultat so einer Materialverformung wäre die Kollision schwerer Metallteile, die sich mit tausenden Umdrehungen pro Minute drehen, mit der stillstehenden Außenhülle des Triebwerkes. Die dabei entstehenden Kräfte zerstören mit Leichtigkeit ein ganzes Flugzeug oder decken die Testanlage ab.

Die im Triebwerksbau vorherrschenden Materialien sind Titan und Nickelstähle, in geringem Ausmaß auch Aluminium und Kunststoffe. Titan kann überall eingesetzt werden wo niedriges Gewicht gefordert werden und höchste mechanische Belastungen auftreten. Steigen die Temperaturen auf mehrere hundert Grad Celsius ist Titan überfordert, Stahl muss verbaut werden. Da Stahl alleine aber nicht die ganzen geforderten Eigenschaften aufweist, muss er mit Nickel legiert werden. Nur so bekommt man Teile die thermisch und mechanisch belastbar und gleichzeitig nicht spröde sind und in den heißesten Zonen einer Turbine zum Einsatz kommen können.

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Letzte Aktualisierung: 26.04.2001