Techniklexikon

Schubkraft

Luft- und RaumfahrttechnikKlassische Mechanik, die von einem Strahltriebwerk erzeugte Antriebskraft. Sie entsteht dadurch, dass Teilchen mit hoher Geschwindigkeit (meist erhitzte Gase) aus einer speziell geformten Düse austreten können (siehe Abb.). Wegen des dritten Newtonsche Prinzips wird der Flugkörper in die entgegengesetzte Richtung beschleunigt. Die Schubkraft S ist das Produkt von Ausströmgeschwindigkeit der Teilchen c₀ und dem Massedurchsatz des Triebwerkes

In der Atmosphäre kann man die Schubkraft aufteilen in Impulsschub S_i und Druckschub S_p:

(c: Gasgeschwindigkeit, p: Gasdruck im Austrittsquerschnitt der Düse, p_a: Aussendruck, A: Querschnittsfläche der Düsenmündung). Im allgemeinen gilt , aber der Druckterm (p - p_a)A bringt zum Ausdruck, dass das Arbeitsgas durch einen Aussendruck, wie er beim Start einer Rakete an der Erdoberfläche herrscht, in seiner Leistungsfähigkeit behindert wird. Der Schub einer aufsteigenden Rakete wird daher mit zunehmender Höhe grösser. Für den leeren Raum wird p_a = 0, und so erhält man den Vakuum-Schub, der entsprechend höher liegt als der Bodenschub.

Als Schubaufbau bezeichnet man den Vorgang, der in einem Raketenantrieb nach der Zündung einsetzt und bei sehr grossen Flüssigkeitstriebwerken erst nach einigen Sekunden zum Sollwert führt, da der relativ grosse Treibstoffdurchsatz beim Zünden die sofortige volle Verbrennung des Treibstoffes verhindert. Daher ist es beim Start von Grossraketen unbedingt erforderlich, diese solange durch Halterungen an die Startplattform zu fesseln, bis der Schubaufbau abgeschlossen ist. Die Schubbeschleunigung ist der Beschleunigungswert, der sich aus dem Verhältnis von Schub zur Masse einer Rakete ergibt. Auch die Schubbeschleunigung nimmt im Verlaufe eines Fluges zu, da die Masse der Rakete durch die Verbrennung von Treibstoff sowie durch die Erdgravitation beständig abnimmt.

Schubkraft: Die Schubkraft S ist abhängig von der Gasgeschwindigkeit c.