Home Anwendungen Hermeus testet erfolgreich Turbojet mit 3D-gedruckten Triebwerk

Hermeus testet erfolgreich Turbojet mit 3D-gedruckten Triebwerk

Hermeus hat mit seinem Triebwerk Chimera den Übergang vom Turbojet zum Staustrahltriebwerk demonstriert. Dies ist eine der wichtigsten technologischen Errungenschaften auf dem Weg zur Verwirklichung des Hyperschallfluges. Chimera ist ein turbinenbasiertes Triebwerk mit kombiniertem Zyklus (TBCC) – das heißt, es ist eine Mischung aus Turbo- und Staustrahltriebwerk. Dank der Fähigkeit, zwischen diesen beiden Modi umzuschalten, kann das erste Flugzeug von Hermeus, Quarterhorse, von einer normalen Landebahn aus starten und dann bis zu hohen Geschwindigkeiten beschleunigen.

Die Kosten und die Geschwindigkeit, mit der das Hermeus-Team diesen Meilenstein erreicht hat, sind bemerkenswert. Hermeus hat Chimera in 21 Monaten für 18 Millionen Dollar entwickelt, gebaut und getestet.

„Diese Leistung ist ein wichtiger technischer Meilenstein für Hermeus“, sagte CEO AJ Piplica. „Aber mehr als das, es ist ein Beweis dafür, wie unser kleines Team in kürzester Zeit Hardware entwickeln, bauen und testen kann, und das mit deutlich geringeren Budgets als die Konkurrenz in der Branche.“

Die Tests fanden im Turbomaschinenlabor von Notre Dame statt, das beheizte Luft zur Verfügung stellt, um Temperaturen und Drücke in der Hochmaschine zu simulieren.

„Die Anlage in Notre Dame ermöglichte es uns, Bedingungen zu schaffen, die denen im Flug ähnlich sind“, sagte CTO Glenn Case. „Die Durchführung dieser Tests am Boden entlastet unsere Quarterhorse-Flugtestkampagne, die Ende nächsten Jahres beginnen wird, erheblich.“

Was passiert, wenn das Triebwerk „umschaltet“?

Bei niedrigen Geschwindigkeiten befindet sich Chimera im Turbojet-Modus – wie jedes Düsenflugzeug. Doch wenn die Temperatur und die Geschwindigkeit der einströmenden Luft zunehmen, stoßen die Strahltriebwerke an ihre Leistungsgrenze. Dies geschieht bei etwa Mach 2.

Chimera verfügt über einen Vorkühler, der die Temperatur der in das Strahltriebwerk einströmenden Luft reduziert. Dadurch kann Hermeus noch ein wenig mehr Leistung aus dem Turbostrahl herausholen, bevor es auf den Staustrahl umschaltet. Bei etwa Mach 3 beginnt Chimera, die einströmende Luft um das Turbostrahltriebwerk herum zu leiten, und das Staustrahltriebwerk übernimmt vollständig.

Ein Staustrahltriebwerk ist ein einfaches Antriebssystem, das die einströmende Hochdruckluft „stößt“, um Kompression zu erzeugen. Der Treibstoff wird mit dieser komprimierten Luft vermischt und gezündet, um Schub zu erzeugen. Staustrahltriebwerke sind zwischen Mach 3 und Mach 5 optimal.

„Luftatmende“ Triebwerke im Vergleich zu Raketentriebwerken

Das TBCC-Triebwerk von Hermeus ist einzigartig auf dem Gebiet der Hyperschalltechnik. Die meisten Hyperschallplattformen werden von einem Raketentriebwerk angetrieben. Dieser Ansatz erschwert jedoch die Wiederverwendbarkeit und ist für Passagierflüge wesentlich gefährlicher.

Mit der Entwicklung eines luftatmenden Hyperschalltriebwerks mit voller Reichweite, das keine Rakete zur Beschleunigung benötigt, schafft Hermeus die Voraussetzungen für einen einsatzfähigen Hyperschallflug, d. h. Flugzeuge, die schnell wiederverwendet werden können.

Ein zusätzlicher Vorteil dieser Triebwerkskonstruktion besteht darin, dass sie sich an die bestehende Verkehrsinfrastruktur anpasst. Die Flugzeuge von Hermeus sind so konzipiert, dass sie auf herkömmlichen Flughäfen eingesetzt werden können.

Dies ist nicht nur für Hyperschalltests wichtig, sondern auch angesichts des Ziels von Hermeus, den Personenverkehr durch Hyperschallflüge radikal zu beschleunigen.

Bau der Chimera

Ein wesentliches Fertigungsprinzip bei Hermeus ist die vertikale Integration.

Die Fertigung im eigenen Haus ermöglicht eine enge Rückkopplungsschleife zwischen Ingenieuren und Technikern, was für die Fähigkeit des Unternehmens, schnell zu iterieren, entscheidend ist. Außerdem verringert die vertikale Integration die Abhängigkeit von externen Anbietern und ermöglicht eine bessere Kontrolle der Lieferkette.

Ein weiterer wichtiger Faktor beim Bau von Chimera ist die additive Fertigung. Etwa 15 % des Motors sind in 3D gedruckt, was eine schnelle Entwicklung ermöglicht.

Was steht als Nächstes an?

Nach der erfolgreichen Demonstration des Moduswechsels arbeitet das Hermeus-Team nun mit Hochdruck an der Herstellung des ersten Quarterhorse-Flugzeugs, das Ende 2023 in die Flugerprobung gehen soll.

Mehr über Hermeus fginden Sie hier.

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