Geschichtliche Entwicklung
In den Anfängen der Luftfahrt waren Propellertriebwerke, die durch einen Kolbenmotor angetrieben wurden, die dominante Antriebsart. So erfolgte z.B. der Erstflug des Wright Flyers am 17. Dezember 1903 mit einem Vierzylinder-Viertakt-Benzinmotor mit 12 PS, der einen Propeller angetrieben hat. Es folgte eine rasante Entwicklung dieses Triebwerkstyps, die immer bessere Flugleistungen ermöglichte, u.a. Fluggeschwindigkeiten von über 500 km/h und interkontinentale Verbindungen.
Die Propellertriebwerke wurden in den 1960ern Jahren durch die Strahltriebwerke als dominante Antriebsart abgelöst. Wichtige Gründe hierfür waren die deutlich bessere Leistungsdichte, größere Fluggeschwindigkeiten und höhere Zuverlässigkeit. Die Entwicklungen der Strahlantriebe bzw. der Turbomaschine als deren Kerntriebwerk fingen jedoch lange vor der Einsatzreife an. Hier sind nur die wichtigsten Meilensteine zusammengefasst:
- 1687, Newton: Theoretische Arbeiten zum Rückstoßprinzip
- 1754, Euler: Grundlagen der Turbomaschinen und zugehöriger Energiewandlung
- 1908, Rene Lorin und 1917, Henri-Fabrice Melot (Frankreich): Idee eines Strahlantriebs in Verbindung mit einem Kolbenmotor, das verbranntes Gas von Kraftmaschinen zum Erzeugen eines Rückstoßes ausnutzt
- 1922, Maxime Guillaume (Frankreich): Patentanmeldung für ein Strahltriebwerk
- 1930, Frank Whittle, (Großbritannien): Patentanmeldung für eine Fluggasturbine, anschließend:
- Ende 1935: Beginn der Konstruktion eines Versuchstriebwerks, WU-1
- 15.05.1941: Erstflug der Gloster E28/39 mit dem Triebwerk Whittle W1, Standschub 3,7 kN
- 1935, Pabst von Ohain (Deutschland): Patenterteilung für ein Strahltriebwerk, „Verfahren und Apparat zur Herstellung von Luftströmungen zum Antrieb von Flugzeugen“, anschließend:
- 1937: Bau des Wasserstofftriebwerkes He S2 nach Pabst v. Ohain mit Unterstützung der Fa. Heinkel
- 27.08.1939: Erstflug der Heinkel He 178, eines reinen Strahlflugzeugs mit einem weiterentwickelten Wasserstoff-Triebwerk He S3-B, Standschub 4,9 kN
- 02.10.1942: Erstflug der Bell XP 59 mit zwei Triebwerken GE I-A, amerikanischer Nachbau des Whittle-Triebwerks W 1X, Standschub: 5,5 kN
- 1943/1944, Beginn der Serienproduktion von Jumo 109-004 A/B:
- Erstflug am 15.03.1942 mit Me 110
- Einbau in Jagdflugzeug Me 262 und Fernaufklärer Arado Ar 234
- Stückzahl: 6010
- Standschub 8,8 kN
- Maximal zulässige Betriebsstunden: 25 h, später 50 h
- 27.07.1949: Erstflug eines zivilen Strahlflugzeuges, D.H. 106 Comet mit zwei RR Avon Triebwerken
- 1960er Jahre: Innerhalb von nur 10 Jahren transformiert sich fast die gesamte Luftfahrtbranche von Propeller- zu Strahlantrieben
- Heutige Strahltriebwerke:
- Durchmesser > 3 m
- Standschub > 600 kN (entspricht 60 Tonnen)
- Gesamtdruckverhältnis > 40
- Zuverlässigkeit am Beispiel von PW4000: 0,004 Flugausfälle auf 1000 Flugstunden, entspricht einem Ausfall in 28,5 Jahren kontinuierlichen Flugs (zum Vergleich: Super Constellation mit vier 18-Zylinder Doppelstern-Kolbenmotoren, die von 1955 bis 1966 im Einsatz bei der Lufthansa war, hatte bei jedem dritten Flug einen Ausfall, „bestes dreimotoriges Flugzeug der Welt“)
- Das globale Verkehrsaufkommen in der Luftfahrt hat sich in den vergangenen Jahrzehnten mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 5 % erhöht. Das entspricht in etwa einer Verdopplung alle 15 Jahre. Es ist davon auszugehen, dass das Mobilitätsbedürfnis weiterhin sehr groß bleibt und in Zukunft ähnliche Wachstumsraten hervorbringt. Eine wesentliche Herausforderung dabei ist die Reduktion der Umweltbelastung, d.h. es gibt nach wie vor einen großen Bedarf für Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Flugantriebe.