Luftatmung

Ein luftatmender Motor ist jeder Verbrennungsmotor, der Sauerstoff aus der Atmosphäre ansaugt, statt ihn an Bord mitzuführen. In der Luftfahrt bedeutet das Turbojets, Turbofans und Turboprops, die Umgebungsluft durch einen Verdichter oder Diffusor ansaugen, diese verdichten, mit Kraftstoff mischen, das Gemisch zünden und das Abgas ausstoßen. Die Unterscheidung ist wichtig, weil luftatmende Motoren sich grundlegend von Raketentriebwerken unterscheiden, die Treibstoff und Oxidationsmittel intern mitführen.

Turbofan-Triebwerke, die die meisten modernen Verkehrsflugzeuge antreiben, sind das dominierende Konzept bei luftatmenden Motoren. Ein Turbofan saugt Luft durch einen großen Lüfter an der Front an, leitet den Großteil als Umgehungsluft um den Motorkern und den Rest durch die Verdichtungsstufen zur Verbrennung. Die Bypass-Verhältnisse liegen zwischen etwa 5:1 bei Regionalflugzeugen und 12:1 oder höher bei großen Großraumflugzeugen. Dieses Konzept ist wirtschaftlich, weil die Umgehungsluft Schub mit minimalem Kraftstoffverbrauch erzeugt.

Luftatmende Motoren benötigen funktionsfähige Lufteinlasssysteme. Hochgeschwindigkeitsflugzeuge brauchen Einlassauslegungen, die Überschallluft auf Unterschallgeschwindigkeit abbremsen, bevor sie den Verdichter erreicht; unkontrollierte Verdichtung verursacht Schockwellenverluste, die die Effizienz senken. Vereisung, Fremdkörperschäden durch Trümmer und Vogelschläge beschädigen Einlasssysteme und beeinträchtigen die Motorleistung. Die Wartung umfasst regelmäßige Endoskopuntersuchungen der Verdichterschaufeln und Reinigung der Einlassbereiche.

Die Hauptbeschränkung luftatmender Motoren ist die Flughöhe. In Höhen oberhalb von etwa 10.700 Metern sinkt die Luftdichte, weniger Sauerstoff ist pro Volumeneinheit verfügbar, was die Verbrennungsenergie und den Schub reduziert. Druckverhältnisse in modernen High-Bypass-Motoren kompensieren dies teilweise, aber es gibt eine Grenzflughöhe, oberhalb derer luftatmende Motoren nicht mehr effektiv arbeiten können. Darum nutzen Raumfahrzeuge Raketentriebwerke; es gibt keine Höhengrenze, wenn das Oxidationsmittel an Bord mitgeführt wird.

Der Begriff grenzt diese Motoren in der Fachdiskussion klar von Raketentrieben ab. In Wartungs- und Zulassungsdokumenten ist die Unterscheidung zwischen luftatmend und nicht-luftatmend wichtig für Schulungsanforderungen, Fehleranalyse und Definition des Leistungsbereichs. Ein Techniker, der an einem Strahltriebwerk arbeitet, muss verstehen, dass Ansaugluftqualität und Dichte die Motorgesundheit und den Schubausstoß direkt beeinflussen, was bei Raketentriebwerken nicht auftritt.