In der heutigen angespannten globalen Situation ist es nicht schwer, die groß angelegte Anwendung unbemannter Kampfsysteme zu beobachten, insbesondere den Einsatz vonunbemannte Luftfahrzeuge(UAVs) in der Kriegsführung. UAVs wurden in Konflikten wie dem Russland-Ukraine-Konflikt, dem Israel-Palästina-Konflikt und der Krise am Roten Meer in großem Umfang als Hauptkampfwaffe eingesetzt. Daher wird die Weiterentwicklung der UAV-Ausrüstung zu einem Schlüsselfaktor, um in der Kriegsführung die Initiative zu ergreifen. Das amerikanische Unternehmen Wave Engine schlägt vor, Pulse Air Jet Engines (PUVRD) für UAVs einzusetzen. Was sind die Vorteile von Pulse Air Jet Engines? Und wie sind ihre Entwicklungs- und Anwendungsaussichten?
Die Geschichte der Pulsstrahltriebwerke lässt sich bis in die frühen Tage der Luftfahrt zurückverfolgen. Basierend auf dem Prinzip der Schuberzeugung durch Verbrennung begannen frühe Wissenschaftler mit der Schuberzeugung durch periodische Verbrennung zu experimentieren und legten damit den Grundstein für die Entwicklung von Pulsstrahltriebwerken. Pulsstrahltriebwerke bestehen hauptsächlich aus zwei Teilen: dem Kompressor und dem Düsengerät. Zunächst gelangt Luft durch den Kompressor in das Triebwerk, der die Luft komprimiert und in die Brennkammer einspritzt. In der Brennkammer wird Kraftstoff eingespritzt und mit der komprimierten Luft vermischt. Das Gemisch wird dann gezündet, wodurch Hochtemperatur- und Hochdruckgas entsteht. Schließlich beginnt das Düsengerät zu arbeiten und stößt das Hochtemperatur- und Hochdruckgas aus, um Schub zu erzeugen. Der gesamte Prozess ist zyklisch, und durch kontinuierliche Wiederholung dieses Zyklus können Pulsstrahltriebwerke kontinuierlich Schub erzeugen und Flugzeuge wie UAVs zum Fliegen antreiben. Diese einzigartige Form des Düsentriebwerks hat allmählich Aufmerksamkeit erregt und eine neue Antriebsoption für Flugzeuge geboten. Mit technologischen Fortschritten wurde das Design der Pulsstrahltriebwerke schrittweise verbessert und optimiert. Während des Zweiten Weltkriegs führte Nazideutschland umfangreiche Forschungen und Anwendungen von Pulsstrahltriebwerken durch, um seine Raketentechnologie zu verbessern. Sie verwendeten diese Triebwerke zum Antrieb von V-1-Raketen und bombardierten erfolgreich London. Die einzigartige Struktur von Pulsstrahltriebwerken bringt erhebliche Vorteile mit sich, die gut mit UAVs kompatibel sind. Erstens haben Pulsstrahltriebwerke eine einfache und kompakte Struktur, wodurch sie sich hervorragend für kleine UAVs eignen. UAVs erfordern normalerweise leichte und effiziente Antriebssysteme, und Pulsstrahltriebwerke erfüllen diese Anforderungen, indem sie das Gesamtgewicht und -volumen der UAVs reduzieren und so ihre Manövrierfähigkeit und Flexibilität verbessern. Zweitens haben Pulsstrahltriebwerke eine hohe Verbrennungseffizienz, was bedeutet, dass sie längere Flugzeiten und höhere Fluggeschwindigkeiten bei gleichem Kraftstoffverbrauch ermöglichen können. Dies ist besonders wichtig für UAVs, insbesondere in Szenarien, die lange Flüge mit hoher Geschwindigkeit oder komplexe Missionen erfordern. Darüber hinaus kann die Arbeitsfrequenz von Pulsstrahltriebwerken durch das Design angepasst werden, was eine präzise Steuerung des Schubs des UAVs ermöglicht. Diese präzise Schubsteuerung trägt dazu bei, die Flugstabilität und Manövrierfähigkeit des UAVs zu verbessern, sodass es in komplexen Umgebungen und Aufgaben hervorragende Leistungen erbringen kann. Und obwohl Pulsstrahltriebwerke in manchen Situationen erheblichen Lärm erzeugen können, kann dieses Lärmproblem bei UAV-Anwendungen durch technische Mittel bis zu einem gewissen Grad gemildert werden. Beispielsweise kann durch Optimierung des Triebwerksdesigns, Einsatz von Lärmminderungstechniken oder Anpassung der Flughöhe und -geschwindigkeit die Auswirkung des von UAVs während der Missionsausführung erzeugten Lärms auf die Umgebung reduziert werden. Anfang März begann das amerikanische Unternehmen Wave Engine mit dem Testen eines mit einem Pulsstrahltriebwerk ausgestatteten UAV, dem Scitor-D, und veröffentlichte ein Testvideo. Offiziellen Angaben zufolgeDas Pulsstrahltriebwerk von Wave Engine ist ein Triebwerkstyp, der mit Druckwellen statt mit rotierenden Maschinen betrieben wird. Sein Funktionsprinzip besteht darin, durch intermittierende Verbrennung in einem Hohlrohr Druckwellen zu erzeugen, die heißes Gas antreiben und Schub erzeugen. Dieses Triebwerk hat Vorteile wie keine beweglichen Teile, hohe Strahlleistung und Full Authority Digital Engine Control (FADEC) und bietet so einen leistungsstarken Antrieb in einer kostengünstigen, effizienten Antriebseinheit.
Das Scitor-D-UAV hat einen schlanken Rumpf mit einer Flügelspannweite von 3 bis 3,5 Metern, und das Pulsstrahltriebwerk ist mithilfe einer festen Vorrichtung oben auf dem Rumpf montiert. Sein Heck hat die Form eines "H", um Störungen des normalen Betriebs des Triebwerks wirksam zu verhindern. Seine maximale Fluggeschwindigkeit kann 370 km/h erreichen. Allerdings sind Flugreichweite und -dauer des Scitor-D, der mit einem neuartigen Pulsstrahltriebwerk mit effizienter Stromversorgung ausgestattet ist, noch unbekannt. Die Anwendungsaussichten dieses UAV sind heute sehr vielfältig. Das Unternehmen hat einen Vertrag mit dem US Air Force Equipment Bureau unterzeichnet, um für die US Air Force eine für die zukünftige Luftfahrt und den Luftkampf entscheidende Technologie zu entwickeln. Sie nutzen diese Triebwerkstechnologie bereits, um eine vielseitige luftgestützte Plattform (VALP) zu entwerfen und zu bauen, die hauptsächlich für verschiedene Aufgaben wie Täuschkörper eingesetzt wird. Diese VALP, die die proprietäre Triebwerkstechnologie von Wave Engine nutzt, demonstriert das Potenzial leistungsstarker und kostengünstiger Antriebe in Hochleistungsflugzeugen der nächsten Generation.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das amerikanische Unternehmen Wave Engine durch den Einsatz von Pulsstrahltriebwerken die Kosten und die Komplexität des Strahlantriebs erfolgreich reduziert und so ihr großes Potenzial als leistungsstarke und kostengünstige Antriebe unter Beweis gestellt hat. Die Technologie und Produkte von Pulsstrahltriebwerken haben nicht nur breite Anwendungsaussichten im Militär- und UAV-Bereich, sondern könnten in Zukunft auch in der zivilen Luftfahrt und anderen Bereichen eine bedeutende Rolle spielen.