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1 / 10 Ein Raketentriebwerk, längs aufgeschnitten Die Ihnen zugewandte Hälfte ist entfernt, die roten Flächen zeigen den Schnitt. Das Triebwerk liegt auf der Seite, die Flamme zeigt also nach rechts. Blaue Punkte sind flüssiger Sauerstoff, bernsteinfarbene Kerosin, und das heiße Gas ändert seine Farbe mit der Temperatur. Die Anzeige gibt den Schub auf Meereshöhe an.
Ziehen zum Drehen. Mausrad oder zwei Finger zum Zoomen.
Rundgang Teile Steuerung
01 Ein Raketentriebwerk, längs aufgeschnitten Die Ihnen zugewandte Hälfte ist entfernt, die roten Flächen zeigen den Schnitt. Das Triebwerk liegt auf der Seite, die Flamme zeigt also nach rechts. Blaue Punkte sind flüssiger Sauerstoff, bernsteinfarbene Kerosin, und das heiße Gas ändert seine Farbe mit der Temperatur. Die Anzeige gibt den Schub auf Meereshöhe an.
02 Zwei Tanks, zwei Flüssigkeiten Eine Rakete führt ihren Sauerstoff selbst mit, sie braucht also zwei Tanks. Flüssiger Sauerstoff siedet bei −183 °C. Die Tanks sind hier verkürzt gezeichnet. Bei der Nuri sind sie 3,5 m breit, mit Wänden von nur 2,5 bis 3 mm an der dünnsten Stelle.
03 Pumpen, angetrieben von einem kleinen Brenner Der Tankdruck allein reicht bei Weitem nicht, um Treibstoff in eine Kammer mit 60 bar zu drücken. Das übernimmt eine Turbopumpe. Ihre Turbine läuft mit Gas aus dem Gasgenerator, der etwa 3 Prozent des Treibstoffs verbrennt und dann durch die Abgasleitung ausstößt.
04 Mischen und Verbrennen Der Einspritzkopf sprüht Sauerstoff und Kerosin in die Kammer. Sie verbrennen bei 60 bar und etwa 3400 K, und doch kriecht das Gas mit Mach 0,2 dahin. Die Farben zeigen jetzt die Temperatur: Weiß ist am heißesten.
05 Der Hals, wo das Gas Mach 1 erreicht Die Farben zeigen jetzt die Machzahl. Blau ist langsamer als der Schall, Weiß genau Mach 1, Orange schneller. Das weiße Band liegt an der engsten Stelle. Dahinter macht ein sich weitender Kanal Überschallgas schneller, nicht langsamer.
06 Die Glocke macht aus Wärme Geschwindigkeit Entlang der Glocke kühlt das Gas von etwa 3400 K auf 1830 K ab, sein Druck fällt auf 0,66 bar, während es auf 2813 m/s beschleunigt. Probieren Sie den Regler für das Expansionsverhältnis: Eine längere Glocke lässt das Gas schneller und mit niedrigerem Druck austreten.
07 Der Brennstoff kühlt zuerst die Wand Kein Metall übersteht 3400 K. Kerosin aus der Pumpe fließt zu einem Ring am Düsenende, strömt durch 72 Kanäle in der Kupferwand zurück und erreicht erst dann den Einspritzkopf. Die aufgeschnittenen Kanäle erscheinen bernsteinfarben.
08 Dasselbe Triebwerk im Weltraum Die Höhe beträgt jetzt 100 km. Nichts drückt mehr gegen den Düsenaustritt, also steigt der Schub von 671 kN auf 762 kN und der spezifische Impuls von 268 s auf 305 s. Der Abgasstrahl, den die Luft auf Meereshöhe schmal hielt, breitet sich jetzt weit aus.
09 Andere Wege, die Pumpen anzutreiben Der Zyklus ist jetzt das Hauptstromverfahren. Aus dem kleinen Brenner ist ein Vorbrenner geworden, und sein Gas geht nicht mehr über Bord: Die Leitung führt es hinunter zum Einspritzkopf, wo es ein zweites Mal verbrennt. Nichts geht verloren, deshalb können die Pumpen im Modell die Kammer auf 150 bar bringen. Probieren Sie die vier Zyklen am Regler „Triebwerkszyklus“ aus oder tippen Sie im Tab Steuerung auf die Balken.
10 Lenken durch Schwenken der Düse Die Düse ist im Kardanlager um 5 Grad geschwenkt. Der größte Teil des Schubs wirkt weiter nach vorn, aber etwa 9 Prozent drücken jetzt seitlich, und das dreht die Rakete. Die Anzeige unter „Mehr“ zeigt diese Seitenkraft.
Flüssigsauerstofftank Enthält den Oxidator bei −183 °C. Das Modelltriebwerk verbraucht davon 161 Liter pro Sekunde, etwa 2,6 kg für jedes Kilogramm Kerosin. Brennstofftank Im Modell Kerosin. Stellen Sie auf flüssigen Wasserstoff um, wird dieser Tank für dieselbe Treibstoffmasse 6-mal so groß. Turbopumpe Auf einer Welle sitzen die Sauerstoffpumpe, die Brennstoffpumpe und eine kleine Turbine. Sie hebt den Druck von 255 kg Treibstoff pro Sekunde weit über die 60 bar in der Brennkammer. Gasgenerator Ein kleiner Brenner, der etwa 3 Prozent des Treibstoffs nimmt, ihn mit Brennstoffüberschuss verbrennt, damit das Gas für die Turbinenschaufeln kühl genug bleibt, und die Turbopumpe antreibt. Turbinenabgas Hinter der Turbine wird das Gas durch diese Leitung nach außen abgegeben. Es liefert noch 7 kN Schub, pro Kilogramm aber viel weniger als die Hauptdüse. Einspritzkopf Eine Platte mit Ringen kleiner Elemente, die Sauerstoff und Brennstoff in die Kammer sprühen, damit sie sich innerhalb weniger Zentimeter mischen und verbrennen. Brennkammer Gas mit 60 bar und etwa 3400 K im Modell. Hier bewegt es sich langsam, etwa mit Mach 0,2. Düsenhals Die engste Stelle. Hier erreicht das Gas Schallgeschwindigkeit, und die Halsfläche legt fest, wie viel Gas die Kammer ausstoßen kann. Glockendüse Die Fläche weitet sich in der Grundeinstellung des Modells auf das 12-Fache. Das Gas beschleunigt auf Mach 3,3 und 2813 m/s, während es abkühlt und Druck verliert. Kanäle der Regenerativkühlung 72 Kanäle in der Kupferwand. Kerosin aus der Pumpe fließt darin zum Einspritzkopf und nimmt die Wärme der Wand mit, bevor es verbrannt wird. Hauptventile Hinter jeder Pumpe ein Ventil. Öffnen und Schließen startet und stoppt das Triebwerk; bei einem regelbaren Triebwerk stellen sie auch den Durchfluss ein. Kardanlager und Stellantrieb Ein Kugelgelenk über dem Einspritzkopf lässt Kammer und Düse um einige Grad schwenken. Ein Stellantrieb drückt die Düse, und der seitliche Anteil des Schubs lenkt die Rakete. Heißgasleitung In einem Hauptstromtriebwerk enthält das Turbinengas noch den größten Teil des Treibstoffs, deshalb führt diese Leitung es zum Einspritzkopf, damit es in der Hauptkammer verbrennt. Beim Expander-Verfahren führt sie den erwärmten Brennstoff aus dem Kühlmantel zur Turbine und zurück. Elektromotor und Batterie Beim Elektropumpen-Zyklus ersetzt ein Motor, der von einem Batteriepaket gespeist wird, die Turbine. So arbeitet das Rutherford-Triebwerk von Rocket Lab auf der Electron.
