Die moderne Luftfahrt verdankt ihren Erfolg dem Düsentriebwerk. Die Technologie wurde ursprünglich in den späten 1930er und frühen 1940er Jahren für den militärischen Einsatz im Zweiten Weltkrieg entwickelt, hat aber seitdem die Revolution der Passagierflugzeuge vorangetrieben.
Es gibt viele verschiedene Varianten des Düsentriebwerks, aber das am häufigsten in Passagierflugzeugen verwendete Triebwerk wird Turbofan genannt (weil es eine Turbine und einen Fan enthält). In der folgenden Beschreibung geht es um Turbofans im Besonderen, aber vieles davon gilt auch im Allgemeinen.
Wie funktionieren also diese Wunderwerke der Technik?
Am einfachsten lässt sich die Funktionsweise eines Düsentriebwerks auf vier Worte reduzieren: saugen, drücken, knallen, blasen. Lasst uns aufschlüsseln, was das bedeutet.
Saugen
Wenn Sie sich ein Düsentriebwerk ansehen, fällt Ihnen in der Regel als Erstes auf, dass die Vorderseite ein riesiger, vielblättriger Ventilator ist, der sich im so genannten Einlass befindet. Die Schaufeln funktionieren genauso wie die Schaufeln eines Propellers oder eines Tischventilators: Sie saugen Luft an und stoßen sie auf der anderen Seite mit hoher Geschwindigkeit wieder aus. Der Ventilator eines Düsentriebwerks hat allerdings viel mehr Schaufeln als ein Tischventilator: oft mehr als 20. Stellen Sie sich den Ventilator wie einen Propeller auf Steroiden vor.
In den meisten modernen Düsentriebwerken kann der Fan allein bis zu 90 % des Schubs oder der „Schubkraft“ des Triebwerks erzeugen. Um herauszufinden, woher die anderen 10 % kommen, müssen wir der Luft auf ihrer Reise folgen.
Squeeze
Wir verlassen jetzt die Technologie der Vor-Düsentriebwerke. Sobald das Gebläse die Luft ansaugt, wird ein Teil der Luft nicht nur um den Motor herumgepresst, sondern in den so genannten Kompressor geleitet. Darin wird die Luft von vielen sich drehenden Scheiben mit kleinen Schaufeln durch ein immer kleiner werdendes Rohr gedrückt. Dadurch wird die Luft schnell zusammengepresst, wodurch sie viel dichter, heißer und explosiver wird, wenn Kraftstoff hinzugefügt wird.
Knall
Für die Pyromanen da draußen beginnt jetzt der Spaß. Der komprimierten Luft wird Treibstoff zugefügt, wodurch ein hochflüchtiges Gemisch entsteht, das einen einfachen Funken zum Verbrennen benötigt. Dies geschieht in der Verbrennungskammer, wo das Kraftstoff-Luft-Gemisch versprüht und gezündet wird, wodurch sich die Luft schnell ausdehnt und der Rest des Schubs des Motors erzeugt wird.
Blasen
Die schnelle Ausdehnung der Luft während der Verbrennung erzeugt einen enormen Druck, der einen Weg nach draußen finden muss. Der Ausgang eines Düsentriebwerks befindet sich am Ende eines weiteren Rohrs, das mit drehenden Scheiben voller Schaufeln gefüllt ist, die durch die Kraft des sich ausdehnenden Gases in Drehung versetzt werden. Dieser Teil wird als Turbine bezeichnet. Am Ende der Turbine verlassen die Gase das Triebwerk mit hoher Geschwindigkeit und üben eine Kraft auf das Triebwerk in die entgegengesetzte Richtung aus. (Gemäß dem dritten Newtonschen Gesetz: Auf jede Aktion folgt eine gleich große und entgegengesetzte Reaktion.)
Das Geniale am modernen Düsentriebwerk ist, dass Ansaugventilator, Verdichter, Brennkammer und Turbine durch eine einzige Welle verbunden sind, die im Inneren des Triebwerks verläuft. Wenn also die sich ausdehnenden Gase die Turbine im hinteren Teil des Triebwerks in Drehung versetzen, hilft sie, das Gebläse im vorderen Teil des Triebwerks in Drehung zu versetzen, was den Prozess in Gang hält und mehr Schub erzeugt.