Triebwerke auf der Basis einer kontinuierlich umlaufenden Detonationswelle könnten den Gesamtwirkungsgrad von Gasturbinen und Raketenantrieben deutlich steigern. Vor allem das Militär sieht großes Potenzial.
Von ULRIKE EBNER
Rotating Detonation Engine
Mehr Reichweite, höhere Geschwindigkeiten, weniger Treibstoffverbrauch, geringere Instandhaltungskosten: Das sogenannte Rotating Detonation Engine (RDE) scheint so etwas wie der Heilige Gral unter den Verbrennungstriebwerken zu sein. Heute arbeiten mehrere Länder, darunter die USA, China und Japan, an der RDE für verschiedene Anwendungen – von der kompakten Hyperschallwaffe bis zur Oberstufe von Trägerraketen.
Dabei ist das Konzept keineswegs neu. Es geht auf Forschungsarbeiten in der Sowjetunion und den USA in den 1950er- und 1960er-Jahren zurück, darunter jene des Luft- und Raumfahrtingenieurs Arthur Nicholls, damals Professor an der University of Michigan. Zugrunde liegt die Beobachtung, dass Raketentriebwerke bei versehentlichen Verbrennungsinstabilitäten leicht explodieren. Nicholls stellte sich die einfache, aber etwas verrückte Frage: Was, wenn man solche Explosionen als Antrieb nutzen könnte?
ÜBERSCHALLVERBRENNUNG
Das Wort „Detonation“ deutet bereits darauf hin: Bei der Verbrennung in einem RDE handelt es sich um eine Explosion. Ein solches Triebwerk arbeitet, anders als konventionelle Antriebe, in einem druckerhöhenden Verbrennungszyklus. In herkömmlichen Gasturbinen und Raketentriebwerken findet der Verbrennungsvorgang mit Unterschallgeschwindigkeit statt, man spricht von Deflagration. In der RDE verbrennt das Luft-Treibstoffgemisch deutlich schneller, die Flammfront bewegt sich mit Überschallgeschwindigkeit bis zu 2000 m/s.
RDEs sind mechanisch gesehen simpel und erfordern keine beweglichen Teile. Das macht einen solchen Antrieb potenziell günstig und wartungsfreundlich. Schlüsselelement der wohl bisher am meisten untersuchten Konfiguration ist eine hinten offene Ringbrennkammer, die aus zwei konzentrischen Zylindern besteht. Nach dem Einspritzen des Treibstoffgemischs in den Zwischenraum dieser beiden Zylinder erfolgt die Zündung. Die darauffolgende Detonation bildet eine Schockwelle. Eine oder mehrere dieser Detonationswellen umrunden kontinuierlich und in hoher Frequenz (im Bereich von ein bis zehn Kilohertz) die ringförmige
