Bei 20.000 km/h würde dieser Flugzeugmotor mit ‚schräger Detonation‘ eine Überquerung des Atlantiks in 2 Minuten ermöglichen.

Die Idee von Zündmotoranlagen (schräg oder rotierend) ist nicht völlig neu. Ähnliche Konzepte entstanden in den Vereinigten Staaten und anderen Großmächten während des Kalten Krieges mit dem Ziel, Flugzeuge und Raketen auf Hyperschallgeschwindigkeiten zu bringen, wurden aber aufgrund ihrer technischen Komplexität verworfen.

Forscher der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) haben einen Fortschritt in der Hyperschallantriebstechnologie gemeldet, bei dem theoretische Konzepte aus den vergangenen Jahrzehnten übernommen und unter simulierten Flugbedingungen getestet wurden. Die Wiederbelebung dieser Konzepte in China spiegelt sowohl den Fortschritt bei Materialien und computergestützter Modellierung als auch das erneute globale Interesse an Hyperschallantrieben wider, die die Grenzen von Scramjets oder herkömmlichen Raketenstufen überwinden können.

Die physikalischen Gesetze in Frage stellen

Die Forschung fand im JF‑12-Kollisionstunnel in Peking statt, einer Anlage, die Flugbedingungen in großer Höhe – über 40 km – nachstellen kann, wodurch Hyperschallgeschwindigkeiten ohne Verlassen des Bodens simuliert werden können. Die Technologie: ein Motor mit schräger Zündung (ODE), der Standard-Flugkerosin (RP‑3) verwendet, um Geschwindigkeiten nahe Mach 16 zu erreichen, das sind etwa 19.600 km/h.

Während der Tests gelang es den Teams, das sogenannte schräge Detonationswellenphänomen zu erzeugen und aufrechtzuerhalten – selbststabilisierende Stoßstrukturen, die die Verbrennung der Luft-Kraftstoff-Mischung in äußerst kurzer Zeit ermöglichen. Laut Berichten sind die Verbrennungsraten dabei 1.000 Mal schneller als bei herkömmlichen Scramjet-Triebwerken.

In der Praxis würde diese theoretische Leistung es einem Flugzeug ermöglichen, Geschwindigkeiten zu erreichen, die, sofern sie im echten Flug aufrechterhalten werden könnten, die Reisezeiten grundlegend verändern würden. Beispielsweise wäre eine Überquerung des Atlantiks in etwa zwei Minuten mit herkömmlichen Triebwerken bislang unmöglich gewesen.

Die Verantwortlichen für die Ankündigung sowie Experten für Antriebstechnik weisen jedoch darauf hin, dass diese Werte sich noch auf Testumgebungen in Windkanälen beziehen und nicht auf einsatzfähige Fahrzeuge.

Was es ist und wie es funktioniert

Der Schrägexplosionsmotor basiert auf einem Prinzip, das sich von dem herkömmlicher Strahltriebwerke unterscheidet. Im Gegensatz zu Turbopropellern oder Scramjet-Triebwerken, die vor der Verbrennung mehrere Kompressionsschritte sowie eine Luft-Mischung erfordern, nutzt der Schrägexplosionsmotor schräge Stoßwellen, um die Luft-Kraftstoff-Mischung direkt im Brennraum zur Explosion zu bringen.

Ein Schlüsselelement des von chinesischen Wissenschaftlern getesteten Designs ist die strategisch im Brennraum platzierte Verwendung eines nur 5 mm großen Elements, um diese selbsttragenden Explosionen hervorzurufen – in den Berichten als „Explosionsdiamanten“ bezeichnet. Diese Konfiguration vereinfacht die Architektur des Motors, erhöht die thermodynamische Effizienz und verringert gleichzeitig potenziell das Gesamtgewicht des Systems.

Die schlechte Nachricht: Hier gibt es keine Elektrifizierung. Der Einsatz von RP‑3-Kerosin, einem gängigen Kraftstoff in der zivilen und militärischen Luftfahrt, hat eine doppelte Bedeutung: Einerseits erleichtert es die Logistik und Produktion, falls sich das System als praktikabel erweisen sollte; andererseits bringt es die Technologie weiter von Systemen weg, die auf exotischen oder hochspezialisierten Kraftstoffen angewiesen sind.

Von dem Laborversuch zur praktischen Anwendung

Aus der Luft- und Raumfahrt sowie Verteidigungsindustrie wird gewarnt, dass die Errungenschaften noch weit davon entfernt sind, sich in einsatzfähigen Hyperschallflugzeugen oder -Raketen zu manifestieren. Schallkanaltests sind unerlässlich, um Konzepte zu testen, doch die Nachbildung dieser Bedingungen in einem Motor, der im echten Flug stabil funktioniert, birgt erhebliche zusätzliche technische Herausforderungen: thermische Steuerung, strukturelle Integrität, Strömungsregelung bei wechselnder Höhe sowie Anpassung der Antriebstechnik an die tatsächlichen Flugbedingungen, um nur einige zu nennen.

Zusätzlich führt der Übergang zu einem fliegenden Prototyp zwar nicht unbedingt zu Unsicherheiten, selbst wenn ein Motor in der Simulation oder in einem kontrollierten Umfeld hervorragende Ergebnisse liefert. Viele frühere experimentelle Hyperschallsysteme haben in Testbanken vielversprechende Fähigkeiten gezeigt, sind jedoch bei der Bewältigung von Problemen wie Vibrationen, thermischer Stabilität oder der Integration in Systeme zur Flugsteuerung und -lenkung in Entwicklungsphasen stecken geblieben.

Solche Fortschritte weisen zudem in der Regel einen starken militärischen Charakter auf. Hyperschallgeschwindigkeiten beschleunigen nicht nur den zivilen Verkehr, sondern verändern auch das Bild der Waffensysteme und strategischen Verteidigung. Ein System, das in der Lage ist, mit einer Geschwindigkeit von Mach 16 zu fliegen, würde die aktuellen Abfangkonzepte erheblich erschweren und sowohl Angriffssystemen als auch Aufklärungsplattformen beispiellose Reichweiten- und Geschwindigkeitsvorteile verleihen.