Pulsstrahltriebwerk

Ein Pulsstrahltriebwerk ist ein Strahltriebwerk mit sehr wenigen beweglichen Teilen: ein Rohr, in dem die Verbrennung in rascher Folge stoßweise abläuft, wobei jeder Stoß heißes Gas nach hinten ausstößt und das Triebwerk nach vorn drückt. Der französische Erfinder Charles de Louvrié beschrieb 1865 ein solches Triebwerk, und seine bekannteste Verwendung war die deutsche Flugbombe Fi 103 von 1944, die wegen ihres Lärms den Spitznamen Buzz Bomb erhielt.

Was es ist

Ein Pulsstrahltriebwerk ist ein Strahltriebwerk mit intermittierender Verbrennung. Es ist ein hinten offenes Rohr, in dem die Verbrennung in kurzen Abständen immer wieder einsetzt. Jeder Stoß treibt einen Schwall heißen Gases hinten hinaus, und der Rückstoß drückt das Rohr nach vorn. Anders als ein Turbinenstrahltriebwerk hat es weder Verdichter noch Turbine, und anders als ein Staustrahltriebwerk, in dem die Verbrennung ununterbrochen abläuft, arbeitet es in Stößen.

Das Argus-Triebwerk sitzt über dem Heck einer im Museum ausgestellten Fi 103.

Sein Reiz lag in seiner Einfachheit. Man konnte es billig aus Stahlblech herstellen, und es hat keine rotierenden Teile. Seine Nachteile sind ebenso deutlich: Es ist sehr laut, es rüttelt alles, woran es befestigt ist, und die Triebwerke des Zweiten Weltkriegs waren nur für einen kurzen Flug gebaut. Wegen dieser Grenzen wurde es wenig verwendet, meist in unbemannten Flugkörpern.

Das Argus-Triebwerk der deutschen Fi 103 wurde im Krieg in großer Zahl gebaut. Vorn nimmt ein rundes Gitter, zurückgesetzt im breiteren Kopf des Rohrs, die Luft auf. Hinter dem Kopf verengt sich das Rohr zu einem langen Schubrohr, das in einem offenen Austritt endet. An der Flugbombe saß das Triebwerk über dem hinteren Rumpf. In der Nähe eines laufenden Pulsstrahltriebwerks zu stehen ist gefährlich: Sein Lärm ist extrem, das Rohr wird sehr heiß, und sein Abgas ist eine Flamme. Versuche mit solchen Triebwerken gehören in spezielle Prüfanlagen.

Wie es funktioniert

Das Triebwerk atmet vorn ein, verbrennt und bläst hinten aus, in einer raschen Folge von Stößen statt in einem gleichmäßigen Strom. Bei Bauarten mit Ventilen, wie dem Argus-Triebwerk, lässt eine Reihe leichter Klappen hinter dem Einlassgitter Luft herein und schließt sich, wenn die Verbrennung einsetzt, sodass das heiße Gas nur nach hinten entweichen kann. Jeder Stoß wirft eine Gasmasse nach hinten, und das Triebwerk wird durch den Rückstoß nach vorn gedrückt, so wie eine Waffe zurückschlägt. Die Stöße folgen schnell genug aufeinander, damit der Schub gleichmäßig wirkt.

Am Boden hörte man das Triebwerk der Fi 103 lange, bevor man sie sah.

Die Stöße machen das Triebwerk so laut. Jeder ist eine kleine Explosion, und ihre Folge ergibt ein raues, knatterndes Brummen, das weithin zu hören ist; daher die englischen Spitznamen der Fi 103, Buzz Bomb und Doodlebug. Dieselben Stöße rütteln das Triebwerk und seine Befestigung. In Deutschland erprobte man das Argus-Triebwerk an Lastenseglern und anderen Flugzeugen, und die Schwingungen machten es für sie ungeeignet. Bei einem Wegwerf-Flugkörper mit einer Flugzeit von etwa einer halben Stunde spielten Rauheit und kurze Lebensdauer kaum eine Rolle.

Ein Pulsstrahltriebwerk kann grundsätzlich auch im Stand Schub liefern. In der Praxis arbeitete das Triebwerk der Fi 103 erst gut, wenn die Flugbombe bereits schnell flog, weshalb sie mit einem Katapult oder von einem Flugzeug aus gestartet wurde. In großer Höhe und bei hoher Geschwindigkeit arbeiten Pulsstrahltriebwerke zudem schlecht, und deshalb wurden sie für die meisten Zwecke bald von anderen Triebwerken abgelöst.

Geschichte und Entwicklung

1863 ließ der französische Erfinder Charles de Louvrié ein Fluggerät patentieren, die Aéronave, die von einem Propeller oder durch den Rückstoß eines unter Druck ausgestoßenen Gases angetrieben werden sollte. Im November 1865 ergänzte er das Patent um ein Rückstoßtriebwerk: ein vorn durch ein Ventil verschlossenes Rohr, in dem jede Verbrennung das Ventil schloss und die Verbrennungsgase nach hinten austrieb. Am 9. April 1906 meldete Victor de Karavodine in Paris ein Patent auf ein Pulsstrahltriebwerk an, das 1907 erteilt wurde. Sein Titel nennt das Gerät einen Erzeuger von Explosionsgasen mit pulsierendem Strahl. 1909 ließ der Erfinder Georges Marconnet eine ähnliche Vorrichtung patentieren, die er für Flugzeuge und Luftschiffe bestimmte. In den folgenden Jahren veröffentlichte der französische Ingenieur René Lorin Entwürfe für unbemannte Flugzeuge mit Strahlantrieb durch pulsierende oder ununterbrochene Verbrennung.

In Deutschland erhielt der Ingenieur Paul Schmidt 1931 ein Patent auf ein Pulsstrahltriebwerk. 1939 startete das Reichsluftfahrtministerium bei der Motorenfirma Argus in Berlin unter Fritz Gosslau ein zweites Programm, dessen Team Schmidts Klappenventile übernahm. Das Argus-Triebwerk wurde dann als Antrieb der Flugbombe Fi 103 gewählt, eines 1942 begonnenen gemeinsamen Vorhabens von Argus und Fieseler. Von Juni 1944 bis ins Jahr 1945 wurden Tausende dieser Flugkörper gegen London, Antwerpen und andere Ziele gestartet und töteten und verletzten viele Zivilisten. Die Luftabwehr schoss viele von ihnen ab, und ihre Ungenauigkeit begrenzte ihre Wirkung.

Der XH-26 Jet Jeep trieb seinen Rotor mit Pulsstrahltriebwerken an den Blattspitzen an und brauchte daher weder Motor noch Getriebe im Rumpf.

Nach dem Krieg diente das Pulsstrahltriebwerk einige Jahre lang als billiger Antrieb für Zieldrohnen und Unterschall-Flugkörper in den Vereinigten Staaten und anderen Ländern, bis schnellere und höher fliegende Geräte es überholten. Es fand auch eine ungewöhnliche Verwendung an Hubschraubern. In den frühen 1950er-Jahren baute die American Helicopter Company für das amerikanische Heer und die Luftwaffe den XH-26 Jet Jeep, einen kleinen Beobachtungshubschrauber mit einem Pulsstrahltriebwerk an der Spitze jedes Rotorblatts. Die Triebwerke drehten den Rotor unmittelbar, sodass das Gerät weder Motor noch Getriebe im Rumpf brauchte. Die Prototypen flogen, waren aber äußerst laut und konnten nicht lange in der Luft bleiben, und das Heer gab den Typ auf.