Vor 75 Jahren startete der erste Düsenflieger der Welt 27.08.2014, 11:04

Fünf Tage vor Beginn des Zweiten Weltkrieg wurde mit der Erfindung des Strahltriebwerks eine neue Epoche der Flugzeugtechnik eingeleitet. Noch heute fliegen einige der größten Maschinen wie die Boeing 747 oder der Airbus A380 mit Strahltriebwerken. Wie funktionieren sie?

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Vor 75 Jahren hob das erste Düsenflugzeug von einem Werksflugplatz an der Ostsee ab. Es wurde von einem Strahltriebwerk angetrieben. Allerdings blieb die „He 178“ nur acht Minuten in der Luft, erreichte aber stolze 700 km/h.
HE stand für Ernst Heinkel (1888 - 1958), einen damals sehr weitsichtigen Unternehmer. Sein Chefkonstrukteur und Erfinder des Triebwerks war Hans-Joachim Pabst von Ohain (* 1911 Dessau, † 1998 Melbourne/Florida). 
Nur 7,50 Meter lang war die „HE 178“, die 1939 bei ihrem historischen Jungfernflug über Rostock flog.
Fünf Tage danach begann der Zweite Weltkrieg. 

HE 178, Nachbau

Bild WIKIPEDIA: HE 178, Nachbau (Public Domain)

Was unterschied das neue Strahltriebwerk vom bisher ausschließlich verwendeten Propellerantrieb? 
HE 178, Energieerzeugung durch Strahltriebwerk
Im Prinzip finden auch im Strahltriebwerk die 4 Takte des Verbrennungsmotors statt. Während beim Kolbenmotor die Takte Ansaugen, Verdichten, Zünden+Arbeiten, Ausschieben in ein und demselben Zylinder nacheinander ablaufen, und zwar so, dass erst ein Takt beendet werden muss bevor der nächste beginnt, durchströmt im Strahltriebwerk die angesaugte Luft und der zugemischte Treibstoff die Antriebsmaschine fortlaufend ohne Pausen. 
Aus dem hin und her gehenden Kolben werden ein Turboverdichter und eine auf derselben Welle montierte Gasturbine, die mit ihren Schaufelrädern die Verdichtungsarbeit und die nötige Antriebskraft erbringen. Der neue Antrieb beruht nicht mehr auf dem Verdrängungs-, sondern auf dem dynamischen Prinzip.
 

Arbeitsprinzip

Im Prinzip funktioniert ein Strahltriebwerk wie ein aufgeblasener Luftballon, aus dem man die Luft entweichen lässt. Der Ballon fliegt für kurze Zeit mit hoher Geschwindigkeit auf einer Bahn, die der Ausströmrichtung der Luft entgegengesetzt ist.
Wenn es möglich wäre, Luft länger andauernd mit hoher Geschwindigkeit aus dem Ballon austreten zu lassen, würde er weiterfliegen. Beim Ballon gelingt es nicht, aber beim Strahltriebwerk, das einen beständigen Luft- bzw. Gasstrom erzeugt.

Arbeitsprinzip eines Strahltriebwerks
Der Tuboverdichter saugt die Luft an und leitet sie an die radiale zweite Stufe weiter. Mit erhöhtem Druck strömt die Luft durch Umlenkkanäle in eine Ringkammer, in die der Treibstoff (1939 in Form von Wasserstoff) eingespritzt wird. Die stark erhöhte Temperatur des Verbrennungsgases liefert die Energie für die von außen nach innen durchströmte Turbine und für den Antrieb des Verdichters. Danach bleiben noch soviel Druck und Temperatur am Austritt der Gasturbine übrig, dass das Gas die Schubdüse mit großer Geschwindigkeit verlässt. 


Nach dem physikalischen Gesetz von der Impulserhaltung ergeben Gasmasse pro Sekunde kg/s mal Gasaustrittsgeschwindigkeit m/s die nach hinten gerichtete Kraft dieses Gasstrahls, als Formel: F = m・a [kg/s・ m/s = kg・m/s2 = N]. Auf das Flugzeug wirkt eine gleich große nach vorn gerichtete Kraft und verleiht ihm eine höhere Geschwindigkeit als sie bei mit Kolbenmotoren angetriebenen Flugzeugen möglich ist. 

Näheres über das Gesetz von der Impulserhaltung erfahren Sie hier und hier. Oder noch einfacher: Schauen Sie sich dieses Video an.

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