Techniklexikon

Flüssigkeitstriebwerk

Flüssigkeitsantrieb, Triebwerke, die ihren Schub aus der Verbrennung flüssiger Antriebsstoffe wie z.B. Hydrazin, Kerosin oder flüssigem Wasserstoff beziehen. Sie sind zwar prinzipiell wesentlich komplizierter aufgebaut als Feststofftriebwerke, finden jedoch aufgrund ihrer längeren Brennzeiten, ihres exakt zu steuernden Schubs, dem problemlosen An- und Abschalten sowie ihres höheren Energieinhaltes als Raketenantrieb in der Raumfahrt eine sehr breite Verwendung. Zu ihren Hauptbestandteilen zählen neben der eigentlichen Brennkammer die meist übereinander angeordneten Treibstoffbehälter für den Brennstoff sowie den für die Verbrennung unverzichtbaren Sauerstofflieferanten (Oxidator), meistens flüssiger Sauerstoff, Fluor, Salpetersäure oder Stickstofftetroxid. Ein aufwendiges Fördersystem aus Treibstoffzuleitungen und Ventilen übernimmt bei dieser Art des Antriebs die Aufgabe, die flüssigen Betriebsstoffe entweder durch Druck oder mit Pumpen aus den Tanks in die eigentliche Brennkammer zu befördern, wo sie miteinander reagieren. Da bei der Druckförderung durch komprimiertes Gas alle Tanks für den vollen Förderdruck ausgelegt sein müssen, hat sich für grosse Trägerraketen die Treibstofförderung durch Pumpen durchgesetzt. Die Brennkammer selbst, in der je nach Treibstoffkombination Drücke bis zu 300 bar sowie Verbrennungstemperaturen bis zu 4500 K auftreten können, muss ausserdem mit einem eigenen Kühlsystem ausgerüstet sein. Die Wahl der jeweiligen Flüssigtreibstoffkombination wird für jedes Flüssigkeitstriebwerk individuell durchgeführt. Je nach Art des Raumfahrzeuges und der Mission wird sie bestimmt durch den spezifischen Impuls, Gefrierpunkt, Dichte, Siedepunkt, Dampfdruck, Lagerfähigkeit, Toxizität und nicht zuletzt dem Herstellungspreis. Dabei unterscheidet man ganz allgemein zwischen Einstoff-, Zweistoff- und Dreistoffsystemen. Einstoff- oder sog. Monergolsysteme (z.B. Hydrazin) finden in zahlreichen Steuer- und Regeltriebwerken Verwendung. Die überwiegende Mehrzahl der Flüssigkeitsbrennstoffe sind jedoch Zweistoffsysteme, sog. Diergole aus Brennstoff und Oxidator. Triergol- oder sogar Katergolsysteme (Verwendung von Wasserstoffperoxid) machen weitere getrennte Treibstoffbehälter notwendig und sind daher seltener.