GE Aerospace hat den nach eigenen Angaben weltweit ersten Hyperschall-Dual-Mode-Ramjet-Teststand (DMRJ) mit rotierender Detonationsverbrennung (RDC) im Überschallluftstrom demonstriert, eine Technologie, die Hyperschallraketen in Zukunft größere Reichweiten ermöglichen könnte.
Die Hyperschalltechnologie hat das Potenzial, die Kriegsführung auf eine Weise zu revolutionieren, die es seit der Entwicklung des Überschallflugs nicht mehr gegeben hat. Um jedoch mit mehr als der fünffachen Schallgeschwindigkeit fliegen zu können, sind erhebliche technologische Fortschritte erforderlich, darunter die Entwicklung neuer Materialien und Elektronik, die den hohen Temperaturen des Mach 5+-Bereichs standhalten können, sowie von Motoren, die Hyperschallfahrzeugen die Möglichkeit geben, den Flug aufrechtzuerhalten.
Viele der aktuellen Prototypen von Hyperschallraketen sind sogenannte Gleitfahrzeuge. Das heißt, sie werden auf große Höhen und Geschwindigkeiten beschleunigt und erreichen dann durch Abtauchen Hyperschallgeschwindigkeit. Ab diesem Zeitpunkt liefern nur noch Schwerkraft und Trägheit Kraft. Das funktioniert zwar, schränkt aber die Manövrierfähigkeit, Reichweite und Effizienz des Flugzeugs ein.
Im Idealfall benötigen wir einen Motor, der eine Rakete oder ein anderes Flugzeug über den größten Teil ihres Fluges antreiben kann. Dadurch würde die Tauchphase entfallen, sodass das Flugzeug in geringeren Höhen weiterfliegen könnte, wodurch die Reichweite erhöht und die Manövrierfähigkeit verbessert würde. Um all dies zu erreichen, benötigt die Rakete so etwas wie ein Staustrahltriebwerk. Die Staustrahltriebwerke, mit denen es Hyperschallbedingungen bewältigen kann, funktionieren bei niedrigen Mach-Zahlen nicht gut, daher muss das Fahrzeug noch durch Trägerraketen beschleunigt werden, bis es schnell genug ist, damit die Triebwerke einschalten können.
Um dieses Problem zu lösen, nutzt der DMRJ von GEAerospace das RDC-Prinzip, um bei niedrigeren und höheren Geschwindigkeiten zu arbeiten. Beim RDC werden Kraftstoff und Luft in den Spalt zwischen zwei koaxialen Zylindern eingeleitet. Wenn das Gemisch entzündet wird, brennt es auf ganz bestimmte Weise. Die Verbrennung breitet sich im Spalt in Form von Ultraschallwellen aus. Je mehr Treibstoff und Luft von oben eindringen, umkreist die Welle den Spalt weiter, erzeugt immer mehr Wärme und Druck und wird nach unten gedrückt, bis sie durch die Austrittsdüse austritt und so Schub erzeugt.
Die Vorteile dieses Staustrahltriebwerks bestehen darin, dass es sehr einfach ist, keine beweglichen Teile hat und für Hyperschallflüge geeignet ist, da es dem Luftstrom in die Brennkammer mit Überschallgeschwindigkeit standhalten kann.
Der neue Motor wurde auf einem Prüfstand im GE-Werk Niskayuna im Bundesstaat New York vorgeführt. Durch die Kombination des neuen Designs mit der fortschrittlichen Expertise des Unternehmens in den Bereichen Hochtemperaturmaterialien, Hochtemperaturelektronik, 3D-Druck und Wärmemanagementtechnologie besteht das Ziel darin, einen praktischen Motor zu schaffen, der über Mach 5 und unter Mach 3 betrieben werden kann. Außerdem wird er kleiner und leichter als vergleichbare Motoren sein.
Eine Vollversion dieses Motors wird voraussichtlich im Jahr 2024 auf den Markt kommen.
„Da die Luft- und Raumfahrtindustrie mit Hyperschalltechnologien in die Zukunft blickt, ist GE Aerospace mit den richtigen Fähigkeiten, der richtigen Erfahrung und der richtigen Größe gut aufgestellt, um bei der Förderung neuer Entwicklungen für unsere Kunden führend zu sein“, sagte Amy Gowder, Präsidentin und CEO von GE Aerospace, Defence and Systems. „Die äußerst erfolgreiche DMRJ-Demonstration mit RDC war der Höhepunkt unserer mehr als zehnjährigen RDC-Arbeit, einschließlich der strategischen Übernahme von Innoveering, die führende Technologie und Erfahrung im Bereich Hyperschallantrieb und Staustrahltriebwerke einbrachte.“