Ein Strahltriebwerk ist ein für Flugzeuge verwendetes Triebwerk, welches nach dem Prinzip des Rückstoßantriebes arbeitet. Die Besonderheit des Strahltriebwerks besteht darin, dass Luft angesaugt und komprimiert wird. Danach wird Treibstoff zugefügt und diese Mischung verbrannt. Die Verbrennung erhöht das Volumen des Gases sehr stark, welches dann nach hinten aus dem Triebwerk ausgestoßen wird. Weil der für die Verbrennung notwendige Sauerstoff der angesaugten Luft entnommen wird, spricht man auch von luftatmenden Triebwerken.
Dieser Prozess kann mit dem in einem Ottomotor verglichen werden, wobei jedoch alle vier Takte - Ansaugen, Verdichten, Verbrennen und Ausstoßen - gleichzeitig und kontinuierlich statt finden. Die dadurch entsprechend Newtons Reaktionsprinzip entstehende Kraft ist der Schub. Entgegen der landläufigen Meinung, "drücken" die ausströmenden Gase nicht gegen die umgebende Luft. Ein Strahltriebwerk beschleunigt eine relativ geringe Masse Luft sehr stark, wogegen ein Propeller eine große Luftmasse weitaus schwächer beschleunigt. Die Effizienz dieses Prozesses wird wie bei jedem anderen Verbrennungsmotor durch das Verhältnis zwischen dem Volumen der komprimierten Luft und dem Volumen des Abgases definiert.
Der Vorteil des Strahlantriebes liegt in seiner Effizienz bei hohen Geschwindigkeiten (speziell bei Überschallgeschwindigkeit) und in großen Höhen.
Geschichte
Die frühsten Versuche, ein Strahltriebwerk herzustellen, waren hybride Designs, bei denen die Kompression durch eine externe Energiequelle erfolgte. In einem solchem System (Thermojet von Secondo Campini) wird die Luft durch ein Gebläse, das durch einen konventionellen Benzinmotor angetrieben wurde, mit dem Treibstoff vermischt und dann zur Schuberzeugung verbrannt. Es gab drei Exemplare dieser Bauart und zwar Henri Coandas Coanda-1910, die viel später entwickelte Campini Caproni CC.2 und der japanische Tsu-11-Antrieb, der für die Ohka Tokkōtai-Flugzeuge gegen Ende des Zweiten Weltkrieges vorgesehen war. Keiner dieser Antriebe war erfolgreich, die CC.2 stellte sich schließlich als langsamer heraus als konventionelles Flugzeug mit dem gleichen Motor.
Der Schlüssel zu einem verwendbaren Strahlantrieb war die Gasturbine, bei der die Energie zum Antrieb des Kompressors von der Turbine selbst stammte. Die Arbeit an einem solchen integrierten Design begann in England 1930, als Frank Whittle Patente für einen solchen Antrieb einreichte (bewilligt 1932), der eine einzige Turbinenstufe am Auspuff benutzte, um einen Zentrifugalkompressor anzutreiben. 1935 begann Hans von Ohain in Deutschland seine Arbeit an einer ähnlichen Bauart, wobei er Whittles Arbeiten nicht kannte.
Ohain wandte sich an Ernst Heinkel, einen der größeren Flugzeughersteller dieser Zeit, der sofort die Vorteile des neuen Antriebskonzeptes erkannte. Heinkel hatte erst kürzlich die Hirth Motoren Fabrik gekauft und Ohain bildete zusammen mit seinem Mechanikermeister Max Hahn eine neue Abteilung dieser Fabrik. Der erste Antrieb - HeS-1 - lief bereits 1937. Anders als Whittle, benützte Ohain Wasserstoff als Treibstoff, worauf er auch seine raschen Erfolge zurück führte. Die nachfolgenden Entwürfe fanden ihren Höhepunkt im HeS-3 mit 550 kg, das in eine einfache Heinkel He 178 eingebaut wurde. Nach einer beeindruckend kurzen Entwicklungszeit, flog dieser Prototyp bereits im August 1939 als das erste Düsenflugzeug der Welt. Als erstes Strahltriebwerk in Serie wurde später das Jumo 004 ab 1942 produziert, welches u.a. für die zweistrahlige ME 262 verwendet wurde. Bis Kriegsende wurden etwa 8.000 Einheiten dieses revolutionären Triebwerks produziert.
Anfänge
Mit der Erfindung und Inbetriebnahme von Strahltriebwerken, wurde die weltweite Luftfahrt im 20. Jahrhundert revolutioniert. Seit den 1930er Jahren bemerkte man, das konventionelle Antriebe, in Form von Kolbenmotoren und Propellern, den erforderlichen Leistungsansprüchen nicht mehr genügen würden. Die in immer größerer Höhe und mit höherer Geschwindigkeit fliegenden Flugzeuge, gelangten mit diesen Antrieben an ihre Grenzen. Zum einen verloren die Motoren in großer Höhe zu stark an Leistung, da die Luftdichte, je höher man kam, ab nahm. Mit Geschwindigkeiten um die 550 km/h nahm auch der Wirkungsgrad der Luftschraube enorm ab. Zwar konnten noch Steigerungen durch neue Techniken, wie z.B. Verstellluftschrauben, Abgasladern etc. durchgeführt werden, doch waren den damaligen Konstrukteuren die immer schneller näher kommenden Leistungsgrenzen bewusst.
Ein berühmter Vertreter, der sich zu den Miterfindern der (Luft-) Strahltriebwerke zählen kann, war Sir Frank Whittle. Er reichte schon 1928 verschiedene Vorschläge zum Bau von Triebwerken ein, welche auf thermodynamischen Gesetzen beruhten. Seine Vorstellung waren für die damalige Zeit sehr zukunftsweisend. Er dachte an ein Antriebssystem, welches in einer Höhe von 35000 m seine Arbeit verrichten sollte. Aufgrund dieser Tatsachen stießen seine Pläne zu Anfang auf Gespött und Misstrauen, was die Zusammenarbeit mit dem Militär behindern sollte. Auch bei verschiedenen, Industriefirmen, bei denen Whittle anfragte, ob sie Interesse an seinen Plänen hätten, schlugen fehl. Erst 1935 als R. D. Williams die Firma Power Jets Ltd. gründete und Whittle als Erfinder einsetzte, erlang dieser wieder neuen Mut zur Umsetzung seiner Ziele. In der darauf folgenden Zeit, entwickelte Whittle mit seinen Mitarbeitern ein Triebwerk, was speziell für die Luftfahrt verwendet werden sollte: Typ U. Es war das erste für ein Flugzeug entwickelte Strahltriebwerk, was am 12. April 1937 seinen Erstlauf absolvierte. Nach diesem Erfolg entschloss man sich nun auch beim Militär für die Erforschung und Weiterentwicklung der Strahltriebwerke, um im internationalen Wettbewerb mithalten zu können. Die gefertigten Triebwerke sollten nun bald eine Flugzeug "bekommen". Man beauftragte deshalb die Firma Gloster Aircraft, um ein geeignetes Flugzeug herzustellen. So entstand das Versuchsflugzeug E 28/39, was am 15. Mai 1941 das erste mal geflogen wurde.
Weiterentwicklung in Deutschland
Obwohl Whittle das erste Strahltriebwerk entwickelte, war die Vorherrschaft auf dem Sektor der Düsenflugzeuge einem anderen Land vorbehalten: Deutschland. In der Zeit des Kriegs entstanden in Deutschland eine große Typenvielfalt, sowie eine enorme Produktion. Bis zum Ende des Krieges wurden weit über 2000 Düsenflugzeuge aller Art in Deutschland hergestellt, wie z.B. die Jäger Messerschmitt 262 und Heinkel 176, bzw. der Bomber Arado 234.
Auch in Deutschland waren die Anfangsbedingungen nicht viel anders als in Großbritannien. Das vorgenommen Ziel, in geraumer Zeit Flugzeuge zu entwickeln, die schneller fliegen sollten als 800 km/h, ließen sich nicht realisieren, ohne eine neue Antriebstechnik zu entwickeln. Deshalb sah man nur in einem Rückstoßantrieb eine Zukunft. Auch wenn man diese Ideen schon in früherer Zeit für die beste Lösung hielt, ließen sie sich erst jetzt umsetzten, da man nun über genügend Kenntnisse auf den Gebieten der Aerodynamik, der Thermodynamik, sowie der Metallurgie erlangt hatte. Um wissenschaftliche Daten zu erhalten, begann man bei BMW mit der Entwicklung von Übergangslösungen, die zu Testzwecken dienen sollten. So brachte man 1938 durch die Verbindung eines luftgekühlten Kolbenmotors, der mit einer Luftschraube zu einem Testsystem gekoppelt wurde, um Schubeigenschaften und Verhaltensarten zu studieren. Aufgrund der vielen Vorteile, wiesen die Strahltriebwerke in die Zukunft. Sie hatten eine geringere Stirnfläche als Kolbenmotoren und ihren Luftschrauben. Wenn man eine Strahltriebwerk betrachtet, so stellt man fest, das die meisten Teile von der Luft durchströmt werden, d. h. sie gehen im Luftstrom mit. Anders bei konventionellen Systemen, bei denen sich nur die Luftschraube im Luftstrom bewegt. Hinzu kamen auch das geringe Gewicht, wodurch sich das Triebwerk an viele Positionen am Flugzeug montieren ließ.
Das erste Strahltriebwerk, das in Deutschland entwickelt wurde, stammte von BMW. Es arbeitet mit einem Axialverdichter, welcher den zur damaligen Zeit oft verbreiteten Radialverdichtern in seiner Wirkungsweise überlegen war. Er hatte einen besseren Wirkungsgrad bei höheren Belastungen, sowie auch Vorteile in seinem kleineren Durchmesser. So war es nun möglich, den nötigen Druck, der in der Brennkammer benötigt wurde, mit wenigen Kompressorstufen (6 Stufen) aufzubauen. Man erkannte auch, dass der Verbrauch in Verbindung mit Leistung sein Optimum bei einem Druckverhältnis von 5 (zu 1) aufwies. Jedoch wurden bei den kommenden Test nur Druckverhältnisse von 3 (zu 1) gewählt, um das Triebwerk, welches zu dieser Zeit noch nicht ausgereift war, nicht zu überlasten und somit einen Ausfall herbei zu führen. Als Ziel wurde die Erhöhung der Geschwindigkeit in den Vordergrund gestellt, die oberste Priorität erhielt. Kraftstoffverbrauch, Gewicht und Stabilität sollten in der weiteren Entwicklung verbessert werden. Um schon Erfahrungen im Bereich der Brennkammer zu sammeln, stützte man sich wieder auf eine Versuchskonstruktion, welche aus einem Kompressor eines üblichen Kolbenmotors, einer Gasturbine, sowie einer teilweisen Brennkammer bestand. Durch diese Test im Jahre 1939 wurden viele neue Erfahrungen gewonnen und Probleme behoben. Mit der Erprobung der Brennkammer setzte man sich mit einem sehr anspruchsvollen Teil des Triebwerks auseinander.
Mit zu der Entwicklung der Triebwerke gehörten auch die neuen Versuchsanstalten, Mess- und Testgeräte. Es fanden starke Veränderungen statt - man benötigte leistungsfähigere Windkanäle und neue Werkstoffe, um den bevorstehenden Anforderungen gerecht zu werden. Die Entwicklung und Herstellung der Baugruppen wurden zum einen von BMW übernommen, die die ganze Konstruktion bis auf die Verdichterschaufeln übernahm, was durch die aerodynamische Versuchsanstalt in Göttingen (AVA) erfolgte. So entstand das erste Versuchstriebwerk mit der Bezeichnung P-3302 (V-1 bis V-10), was 1941 auf dem Prüfstand getestet wurde. Es zeichneten sich aber auch noch in dieser Phase Schwierigkeiten auf, da aufgrund von minderwertigen Schweißnähten und Materialien oft Schaufeln brachen, bevor sie die geforderte Drehzahl von 9000 U/min erreichten. Auch im Bereich der Brennkammer, welche durch unterschiedliche Hitzestellen verzogen wurde, was im ganzen Triebwerk eine thermische Unruhe zur Folge hatte, kam es zu Ausfällen. Erfahrungen und Daten, die von Industriebrennern genutzt wurden, erwiesen sich bald als sehr ungeeignet, da sie unter anderen Umständen im Betrieb standen. Dies führte auch dazu, dass der in das Triebwerk eingespritzte Kraftstoff nicht vollständig verbrannt wurde, was auf eine zu kurze Brennkammer zurück zuführen war.
Nach 1941 galt es eine neue Leistungsmarke von 800 kp zu erreichen. Dies gelang dadurch, dass BMW den Kompressor umkonstruierte und so bei gleichem Schaufeldurchmesser den Luftdurchsatz um 30% zu steigern. Durch die Erhöhung des Luftdurchflusses, erhöhte sich auch die Kompression, die jetzt bei ca. 6-7 (zu 1) lag. Mit der immer besseren Weiterentwicklungen, stieg auch die Problemrate. Es kam häufig zu Schaufelbrüchen, die auf spröde Schweißnähte zurückzuführen, was durch die hohe Temperatur unterstützt wurde. Es zeigten sich auch, dass man mit der neuen Technik anders umgehen musste. Rasche Beschleunigungen, wie man sie bei Kolbenmotoren vornehmen konnte, indem man einfach den Gashebel nach vorn schob waren nun nicht mehr möglich, wenn man nicht den Verlust oder die Beschädigung des Triebwerks herbei führen wollte. Mit der weiteren Verbesserung hinsichtlich des Kraftstoffverbrauches und der Leistung, begann man 1943 mit der Herstellung des BMW Triebwerks BMW-003 (Nullserie). Das Triebwerk bewährte sich bei vielen Tests, so z.B. beim
50stündigen Dauertest, der jedoch nicht ganz ohne Modifikationen an den Kompressorschaufeln vonstatten ging, da man diese verstärkte, um so eine vorzeitiges Reißen zu verhindern. Mit der Erprobung erfolgten weitere Umbauten aber auch neue Rekorde, wie z.B. der Höhenflug mit einer Arado 234, die eine Höhe von 13500m erreichte. Weiterhin stellte man auch die Art des Kraftstoffes um. Man verwendete nun nicht mehr Normalbenzin, sondern Dieselkraftstoff, der den Vorteil hatte, dass er billiger war und keine größeren Destillationen bei der Herstellung bedurfte. Aufgrund dieses Umstiegs, mussten auch Veränderungen eingeführt werden. Man baute eine Zündanlage ein, um den schwerer zündenden Dieselkraftstoffes zu entflammen. Bis zum Ende des Krieges wurden an die 1300 Triebwerke des Typs BMW-003 hergestellt, die weiterhin Verbesserungen bei der Leistung erreicht, die später bei ca. 900kp lag.
Die Entwicklung der Strahltriebwerke fand also schon einige Zeit vor 1939 statt, jedoch wurde die Entwicklung erst mit dem 2. Weltkrieg auf hohem Niveau vorangetrieben, da Kriege immer technisch rasante Vorsprünge hervorrufen. So geschah dies auch in der Luftfahrtindustrie. Bei all diesen schrecklichem Leid, das der 2. Weltkrieg brachte, kann man die Entwicklungen moderner „Techniken“, die heute nicht mehr wegzudenken sind, vielleicht als „positiv“ einstufen. Verschiedene Historiker gehen sogar davon aus, das der 2. Weltkrieg die technische Entwicklung, die unter normalen Umständen in 50 Jahren statt findet, auf eine Zeit von 5 Jahren reduziert wurde. Nach dem Krieg, begannen die Siegermächte sofort, das Wissen der deutschen Flugzeugkonstrukteure für sich zu vereinnahmen. Viele Konstrukteure, die auf den fortschrittlichen Sektoren des modernen Flugzeugbaus arbeiteten wurden ins Ausland gebracht, wo sie für die Sieger weiterentwickelten. Briten, Amerikaner und Sowjets waren erstaunt, wie weit die Deutschen im 2. Weltkrieg auf dem Gebiet der Luftstrahl- und Raketenstrahltriebwerke vorangeschritten waren. Sie waren es, die schon Flugzeug - wenn auch noch nicht ausgereift - im Einsatz hatten.
Das erarbeitet Wissen nahm nun als Grundlage für weitere Entwicklungen in den Militärbündnissen des Warschauer Pakts und in der NATO. Auch diesmal brachte die Rivalität eine rasche Entwicklung in Punkto Technik. Raketentriebwerke wurden unter Hochdruck entwickelt, um den Wettlauf ins All und später auch zum Mond zu bestreiten. Im zivilen Einsatzbereich standen vor allem Treibstoffverbrauch, Gewicht und Sicherheit im Vordergrund. Leistung und Geschwindigkeit wurde hingegen im militärischen Bereich gefordert. Im Laufe der Zeit entstanden neue Strahltriebwerkstypen und ein immer größer werdendes Einsatzgebiet. Heute werden alle Luftfahrzeuge, die sich in unserer Atmosphäre bewegen zum größten Teil mit Luftstrahltriebwerken angetrieben. Raketentriebwerke werden genutzt, um z.B. Lasten in das All für den Bau der Weltraumstation ISS zu befördern. Im Bereich der langsameren und kraftstoffsparende Flugzeuge werden Propellerturbinen eingesetzt, die wesentlich günstiger in ihrer Unterhaltung sind.
Seit den 30er Jahren, als die Entwicklung und Erforschung der Strahltriebwerke noch in den Kinderschuhen steckte, wurden bis in die heutige Zeit verschiedenste Triebwerkstypen konstruiert. Viele Ideen hinsichtlich neuer Funktionsweisen wurden erfolgreich umgesetzt, denen jedoch genauso viele folgten, die wieder in der Schublade verschwanden. In dieser Rubrik wird versucht, die gebräuchlichsten Typen in ihrer Funktion und ihrem Aufbau zu beschreiben, um so eine Einsicht in diese Form der Antriebe zu erhalten.
Funktionsweise und Aufbau
Im Gegensatz zu den Raketentriebwerken nutzen Strahltriebwerke für die Verbrennung des Treibstoffes Luft, welche auch den größten Teil der Austrittsmasse bildet. Der Ablauf ist dabei folgender: Als erstes wird dem Triebwerk Luft zugeführt, die durch Kompression stark erhitzt und verdichtet wird. Dieser Luft wird dann ein Kraftstoff zu geführt, der Selbst- oder Fremdgezündet wird. Die Verbrennung in einem Strahltriebwerk (außer Pulsstrahltriebwerk) läuft konstant ab. Durch den starken Temperaturanstieg, der aufgrund der exothermen Reaktion entsteht, kommt es zur raschen Expansion der Gase, wodurch es zu einem nach hinten gerichteten Austritt der Verbrennungsgase kommt und Vortrieb erzeugt wird.
Die meisten Strahltriebwerke besitzen Einlauf, Kompressor, Brennkammer, Turbine und Düse. Bis auf Einlauf und Düse werden alle anderen Komponenten über eine oder auch mehrer Wellen gekoppelt. Der vorne angeordnete Einlauf ist bei hohen Geschwindigkeiten von Nutzen, da schon dort die einströmenden Luftmassen vorverdichtet wird.
Nach dem Lufteinlauf folgt der Verdichterkomplex, welcher aus mehreren Laufrädern mit Kompressorschaufeln in axialer Bauform bestehen. Er hat die Aufgabe, der einströmenden Luftmasse kinetische Energie zuzuführen und sie somit zu verdichten. Die Verdichterstufen werden in Richtung Brennkammer in ihrem Durchmesser stets kleiner. Durch die Verengung kommt es zu einer Strömungsverzögerung, was eine Druckerhöhung als Folge hat. Es gibt unterschiedliche Kompressoren, die sich hinsichtlich der Streckung, der Länge usw. der Schaufeln unterscheiden. In einem Kompressor befinden sich Lauf- und Leiträder. Erstgenannte sind zur Förderung und damit für die Zuführung von kinetischer Energie der Luftmasse zuständig, wobei das Leitrad der Rotationsbewegung der Luft entgegen wirkt und so eine fortlaufende Drallbewegung mit folgendem Leistungsabfall verhindert. Meist werden die Leiträder auch als Statoren bezeichnet, da diese Umlenkschaufeln häufig fest am Innenblech des Triebwerks angebracht sind.
Brennkammer
Durch hohe Kompression der Luft, kommt es parallel zu einem starken Temperaturanstieg. Die so erhitze Luft fließt anschließend in die Brennkammer, wo ihr Kraftstoff zugeführt wird. Dieser brauch nicht durch Hilfsmittel (z.B. Zündkerze) - außer beim Start - gezündet werden, sondern entzündet sich von alleine. Durch die exotherme Reaktion des Sauerstoff- Kohlenwasserstoff-Gemisches, kommt es zu einem erneuten Temperaturanstieg und einer schlagartigen Ausdehnung des Gases, was einen enormen Druckanstieg zur Folge hat. Dieser Abschnitt des Triebwerks ist durch die enorme Hitzebelastung von über 2000°C stark belastet und so wird deshalb der direkte Kontakt zwischen der Flamme und der Ummantlung unterbunden. Damit die Flamme nicht erlischt, befinden sich die Einspritzventile für den Kraftstoff in einer geschützten Zone, d.h. sie befindet sich in einem Windschatten der durchströmenden Luft. Weiterhin wird in unmittelbarer Umgebung die Luftdurchflussgeschwindigkeit reduziert, um ein Erlöschen der Flamme zu verhindern und einen optimale Verbrennung zu erzielen.
Die nach hinten austretenden Gase treffen anschließend auf eine Turbine. Sie treibt über eine - oder mehrere Wellen - den Kompressor an. Bei den meisten Einstrom - Triebwerken, wird der größte Teil der kinetische Energie für den Rückstoß genutzt. Es wird also nur so viel Energie auf die Turbine übertragen, wie man braucht, um den Kompressor zu betreiben.
Um die Austrittsgeschwindigkeit des Gase zu beeinflussen, folgt nach der Turbine eine Düse. Durch eine Verkleinerung des Durchmessers kann somit die Ausströmgeschwindigkeit erhöht werden, was einen stärkeren Rückstoß zur Folge hat. Einstrom - Strahltriebwerke gehören heutzutage nicht mehr zur modernsten Ausstattung, da sie eine hohe Lärmentwicklung, einen hohen Kraftstoffverbrauch und eine hohe Umweltbelastung darstellen. Sie bilden die einfachste Form eines Wellenstrahltriebwerks. Ihre Einsatzzeit ist vor allem in den Jahren nach dem Zweiten Weltkrieg zu finden.
Strahltriebwerkstypen
Zweistrom-Strahltriebwerk
Das Zweistrom-Strahltriebwerk unterscheidet sich in Aufbau und Funktion vom Einstrom-Strahltriebwerk. Es wird wegen seines zweiten Luftstroms auch Mantelstrom- oder Bypasstriebwerk genannt. Weist das Triebwerke einen hohes Nebenstromverhältnis (einen hohen Anteil der Mantelluft am Gesamtausstoß) auf, so spricht man vom einem Fan- oder Bläsertriebwerk.
Ein von außen erkennbarer Unterschied ist der größere Durchmesser des Triebwerks. Grund dafür ist der Fan, der sich meist ganz vorn befindet und den größten Durchmesser hat. Im Strahltriebwerk gibt es nicht nur einen, sondern zwei Luftstromkreise. Ein Teil der angesaugten Luft strömt durch das Triebwerkszentrum (Verdichter, Brennkammer und Turbine), der andere (der Nebenstrom) um dieses herum. Beide Ströme zusammen bilden den Gesamtrückstoß.
Der sehr große Fan hat die Aufgabe, große Luftmassen vor dem Triebwerk anzusaugen und diese zum Kompressor und in den Nebenstrom zu leiten. Aufgrund des großen Fandurchmessers (besipielsweise beim Rolls Royce Trent 900 2,95 m) kann man diesen nicht mehr über eine Welle mit dem Kompressor und der Turbine koppeln, da die Schaufelspitzen eine zu hohe Geschwindigkeit erreichen würden. Man nutzt daher entweder ein Untersetzungsgetriebe oder zwei Wellen, um die beiden Komponenten mit unterschiedlichen Drehzahlen betreiben zu können.
Realisiert werden die unterschiedlichen Rotationssysteme durch eine verschachtelte Wellenanordnung: Ein Rundprofil als Primär- und ein Rohrprofil als Sekundärwelle). Dabei führt die Primärwelle durch die Sekundärwelle und ist auch länger als diese. Neben einer unterschiedlichen Drehzahl ist so auch eine entgegengesetzte Drehrichtung möglich, wodurch die zu transportierenden Luftmassen stabilisiert werden. Üblich ist es, die unterschiedlichen Drehrichtungen durch die Veränderung der Schaufelwinkel von Kompressor und Turbine zu erreichen. In einigen Zweistromstrahltriebwerken befinden sich auch mehr als zwei Wellensysteme und ermöglichen so eine weitere Unterteilung von Kompressor und Turbine. Man unterscheidet dabei meist Niederdruck- (ND) und Hochdruck- (HD) Kompressor, sowie Niederdruck- und Hochdruckturbine. Generell ist die abgezweigte Rückstoßenergie, die dem Triebwerk über die Turbine entzogen wird größer als bei einem Einstrom-Strahltriebwerk, da mit ihr der Fan angetrieben werden muss.
Mit Zweistromtriebwerken ist es möglich, bei Geschwindigkeiten zwischen 600 bis 850 km/h bei geringem Kraftstoffverbrauch und damit Kosten einen hohen Luftdurchsatz zu erreichen, da der Fan einen guten Wirkungsgrad erreicht. Die Luft des Sekundärstromkreis kann entweder direkt ausgesoßen werden oder dem Primärstrom beigefügt werden. Der Vorteil der zweiten Vorgehensweise ist die Bildung einer Pufferschicht zwischen den heißen Abgasen und der kalten Umgebungsluft (-60° C in 11.000 m Höhe), wodurch die starke Lärmentwicklung durch schlagartige Entspannung der Abgase verhindert wird.
Heute werden fast ausschließlich Zweistromtriebwerke genutzt, da sie einen höheren Wirkungsgrad und höhere Sicherheit bieten als Einstromtriebwerke. Je nach Verwendungszweck ist das Nebenstromverhältnis unterscheidlich. Für hohe Geschwindigkeiten, wie z.B. beim EJ200 für den Eurofighter Typhoon steht die Rückstoßenergie im Vordergrund, weswegen das Nebenstromverhältnis gering ist. Bei zivilen oder auch militärischen Flugzeugen wie Passagier- und Transportmaschinen stehen niedrige Verbrauchs- und Verschleißwerte im Vordergrund, weswegen hier das Nebenstromverhältnis hoch (10 zu 1) ist.
Propellerturbine
Eine Sonderform ist der Antrieb eines Propellers durch die Turbine (im Gegensatz zu sonstigen Propellerflugezugen, bei denen im Regelfall der Antrieb der Luftschraube durch einen Kolbenmotor erfolgt). Diese Antriebsart wird auch als Turboprop bezeichnet.
Staustrahltriebwerke
Bei Staustrahltriebwerken erfolgt die Verdichtung der der Brennkammer zugeführten Luft nicht durch mechanisch bewegliche Teile (z.B. Axialverdichter - Turbienen), sondern durch Ausnutzung des Staudrucks. Innerhalb der Staustrahltriebwerke kann man noch unterscheiden zwischen Ramjet- und Scramjet (Supersonic Combustion Ramjet) -Triebwerken. Bei letzteren behält die einströhmende Luft auch nach der Verdichtung und in der Brennkammer Überschallgeschwindigkeit (Überschallverbrennung - Supersonic Combustion). Ausgerüstet mit einem solchen Antrieb wurde ein von der NASA entwickeltes Hyperschall-Flugzeug, die X-43A, am 27. März 2004 erfolgreich getestet. Die X-43A erreichte dabei für 10 s die 7-fache Schallgeschwindigkeit.
Pulsstrahltriebwerk
Wie das Staustrahltriebwerk, gehört auch das Pulsstrahltriebwerk zu den selten Triebwerksformen in der Luftfahrt. Größter Unterschied zu den anderen Strahltriebwerken ist der periodische Ablauf der Verbrennung. Das Triebwerk besitzt lediglich eine Klappenvorrichtung (auch Flatterventile genannt) zur Luftregulierung, eine Brennkammer und ein Entspannungszone, in der sich die heißen Gase beruhigen können. Anders als bei einem Staustrahltriebwerk wird Luft selbstständig eingeführt. Dies geschieht durch einen komplexeren Prozess als bei Wellentriebwerken. Um einen Lufteinlauf zu gewähren, öffnen sich die Flatterventile und sorgen so für die nötige Luft, die zur Verbrennung des Kraftstoffes notwendig ist. Gezündet wird das Luft-Kraftstoffgemisch über eine Zündkerze. Durch die Expansion und des daraus resultierenden Drucks, schließen sich die Flatterventile. Der angestaute Druck kann so nur nach hinten entweichen und erzeug so den nötige Vortrieb. Nach dem das Gas das Triebwerk verlassen hat, kommt es zu einer Entspannung und zu einem erneuten Öffnen der Flatterventile. Durch diesen Prozess strömt neue Luft nach, um eine neue Zündung zu ermöglichen. Dieser Ablauf wiederholt sich periodisch fortlaufend. Wie bei den Staustrahltriebwerken ist auch das Einsatzspektrum der Pulsstrahltriebwerke auf einen kleinen Teil begrenzt. Den wohl berühmtesten Einsatz erlangte es in der Zeit des zweiten Weltkriegs, als sie als Antriebsmittel für die V1 diente. Heutzutage wird es lediglich bei kleineren Motorseglern verwendet. Zu den großen Nachteilen zählen die enorme Lautstärke, die durch die periodischen Zündungen entstehen, sowie die relativ schwache Leistung.
Siehe auch: Raketentriebwerk