Hard Start

Eine Hartzündung tritt auf, wenn ein Raketentriebwerk mit einem plötzlichen, heftigen Druckanstieg zündet, anstatt des erwarteten sanften Druckanstiegs bei normaler Verbrennung. Die Triebwerkskammer erlebt eine kurze, aber intensive Explosion, wenn sich angesammelter Treibstoff auf einmal oder in stark komprimierter Zeit entzündet. Dies erzeugt Stoßwellen, die die Triebwerksstruktur belasten. Das unterscheidet sich von einer normalen Zündung, bei der die Flammenfront kontrolliert durch die Verbrennungskammer vordringt und der Druck allmählich ansteigt.

Hartzündungen treten am häufigsten auf, wenn sich flüssiger Treibstoff vor der Zündung in der Kammer ansammelt. Dies kann durch Voreinspritzung von Flüssigtreibstoff, verzögerte Zündung oder Flammenstart oder einen Zündausfall entstehen, der Treibstoff ansammeln lässt. Kryogene Triebwerke, die flüssigen Wasserstoff und flüssigen Sauerstoff verbrennen, sind besonders anfällig, weil niedrige Temperaturen Dämpfe zurück zu Flüssigkeit kondensieren können, wenn die Zündung verzögert ist. Feststoffraketentriebwerke können Hartzündungen erleben, wenn die Zündung ungleichmäßig ist oder wenn der Treibstoffkörper gerissen ist und unbeabsichtigte Oberflächen schafft, wo Treibstoff sich sammeln kann.

Der resultierende Druckimpuls kann Turbopumpenlaufräder brechen, Verbrennungskammerwände reißen lassen, Einspritzköpfe beschädigen und Triebwerksdichtungen zerstören. Selbst Triebwerke, die das Ereignis unbeschädigt überstehen, können durch die Belastung ihre Lebensdauer verkürzen. Hartzündungen werden während Bodentests durch plötzliche Druckspitzen in der Triebwerkstelemetrie erkannt und durch Inspektionen nach dem Test auf Risse und Verformungen. Triebwerke im Flugbetrieb, die Hartzündungen erleben, werden typischerweise außer Betrieb genommen und vor der Wiederverwendung auf Strukturschäden überprüft.

Die Vermeidung beruht auf präziser Abfolge der Zündsysteme, zuverlässigem Treibstoffeinspritztiming und Beibehaltung der Kammergeometrie, um Ansammlungen zu vermeiden. Einige Triebwerke nutzen Zündsysteme mit redundanten Zündquellen, um eine schnelle Flammenausbildung sicherzustellen. Treibstoffkonditionierung, Spülverfahren und Temperaturkontrolle helfen, unerwünschte Ansammlungen in Flüssigkeitstriebwerken zu vermeiden. Der Begriff stammt von der scharfen, unangenehmen Qualität der akustischen Signatur und des mechanischen Stoßes, im Gegensatz zu einer sanften oder normalen Zündung.