Was sind Pulsos?
Pulsos sind eine Untergattung der luftatmenden Strahltriebwerke. Fasst man es genauer, so ist die fachlich richtige Bezeichnung Intermittierendes Staustrahltriebwerk.
Dieser Name steht zum einen dafür, dass das Triebwerk pulsierend (intermittierend) arbeitet und zum anderen, dass es den Staudruck des Fahrtwindes ausnutzt.
Weitere Synonyme sind: Pulstriebwerk, Verpuffungsrohr, Verpuffungstriebwerk, Pulsorohr, Argusrohr, Schmidt-Rohr, Pulsejet (engl.) oder einfach Pulso. Auf keinen Fall verwechseln darf man es mit: PDE´s (Pulse Detonation Engines), Ramjets, Scramjets, Lorinrohren und Turbinen im allgemeinen.
Bemerkenswert ist die Tatsache, dass Pulsos die Strahltriebwerke mit den wenigsten beweglichen Teilen sind: Einzig und allein das Ventil bewegt sich, sofern man die ventillosen Pulsos mal außen vor lässt.
Aufbau
Der Aufbau eines solchen Triebwerks ist sehr simpel. Die wichtigsten Bauteile sind hier anhand eines XP90 dargestellt:
Ansaugen
Im ersten Schritt muss ein zündfähiges Gemisch in die Brennkammer gelangen. Dies ist der Arbeitszyklus, der beim Anlassen “überbrückt” werden muss, weil noch kein Unterdruck in der Brennkammer herrscht. Dazu später mehr. Da die Ventile – GRÜN dargestellt – im Ruhezustand geschlossen sind, werden diese mit einem starken Luftstrom (z.B. Pressluft) – GELB dargestellt – angeblasen und so geöffnet. Die in die Brennkammer strömende Luft vermischt sich sofort mit dem Treibstoff – BLAU dargestellt -, welcher von der Inneneinspritzung zu einem feinen Ring zerstäubt wird. Daraus geht ein hoch zündfähiges Gemisch hervor. Läuft das Triebwerk, so werden die Ventile von dem entstehenden Unterdruck so stark aufgerissen, dass sie ohne die Halteplatte umgehend abknicken würden. Wird das Rohr vom Flugwind angeströmt, macht sich eine Art “Turboladereffekt” bemerkbar: Da mehr Luft in kürzerer Zeit in die Brennkammer strömt, wächst die Leistung an.
Zünden
Ist die Brennkammer mit Treibstoff/Luft-Gemisch gefüllt, erfolgt die Zündung. Beim Anlassen geschieht das mit einer Zündkerze, beim eigenständigen Lauf zündet die durch das Vakuum zurückgezogene Flammfront das Gemisch. Im nächsten Abschnitt dazu mehr. Durch die Explosion – ROT dargestellt – kommt es zu einer rapiden Volumenzunahme der Gase und damit zu einem Druckanstieg in der Brennkammer.
Ausstoßen
Durch die Druckerhöhung schließt das Flatterventil schlagartig den Weg nach vorne ab und die heißen Gase können nur durch das Resonanzrohr nach hinten entweichen. Die erreichten Geschwindigkeiten liegen bei mehreren hundert Metern pro Sekunde. Dadurch entsteht der Schubimpuls des Pulsos. Irgendwann ist der ganze Druck abgebaut, aber die Gase strömen immer noch mit der hohen Geschwindigkeit aus dem Resonanzrohr. Sie “reißen” sozusagen einen extrem starken Unterdruck in die Brennkammer. Das Flatterventil öffnet und es strömt frische Luft ein. Sprich die heißen Restgase in der Brennkammer werden stark abgekühlt und ziehen sich heftig zusammen. Der Unterdruck wächst weiter. Er ist mittlerweile so stark, dass die nach hinten ausströmende Flammfront zum Stillstand gekommen ist und sogar wieder Richtung Brennkammer gezogen wird. Diese zurückgezogene Flammfront sorgt später wieder für die Zündung.
Der gesamte Zyklus wiederholt sich, abhängig von der Größe des Pulsos, zwischen 40 und 300 mal in der Sekunde. Veranschaulichen kann man diese Zahl dadurch, dass ein Pulso, in der Zeit, in der Sie diesen Text gelesen haben, einige zehntausend Zyklen durchlaufen hat.
Ein 90mm Pulso liegt bei etwa 150 Hertz (Hz).
Das Argusrohr der V1 (Argus As 014) hatte ca. 50Hz.
Ein kleines Dynajet erreicht über 250Hz.
Diese Wiederhohlfrequenz entspricht der Tonhöhe, die das Rohr beim Betrieb erzeugt. Es ist nicht verwunderlich, dass dieser Prozess nur bei einer genau berechneten und aufeinander abgestimmten Geometrie der Pulsobauteile funktioniert.
Quelle: Das Bild- und Textmaterial wurde mit freundlicher Unterstützung von Stefan Heuel http://pulsorohr.de zur Verfügung gestellt.