'Schub'umkehr bei Wiedereintritt in Atmosphere

Auto, Rad & Mobilität Luft- & Raumfahrt
#1

Hallo Peter, Hallo andere Experten,

kann mir jemand auf die Sprünge helfen?
Was spricht gegen eine Schubumkehr bei einem Shuttle oder Ähnlichem ?
Ich meine, könnte man die Atmosphere, die bei einem Wiedereintritt an einem vorbeischießt nicht in Rohre an den Seiten strömen lassen, wo sie verdichtet wird und dahinter entgegengesetzt ausströmt?
Sagt mir wenn ich ein Idiot bin =)
Hatte nur nen alten Artikel über das Abbremsen von einem Shuttle durch Gegenschub der Triebwerke gelesen und da war das Problem der zusätzliche Treibstoff…
Also?

#2

Hallo,

Was spricht gegen eine Schubumkehr bei einem Shuttle oder
Ähnlichem ?

Dafür spricht so gut wie nix.

Ich meine, könnte man die Atmosphere, die bei einem
Wiedereintritt an einem vorbeischießt nicht in Rohre an den
Seiten strömen lassen, wo sie verdichtet wird und dahinter
entgegengesetzt ausströmt?

Aha, eine neue Form von Perpetuum Mobile.
Ist etwa genauso sinn, wie ein Ventilator, der auf einem
Segelschiff Wind in die Segel bläst.

Sagt mir wenn ich ein Idiot bin =)

Naja, sagen wir mal, mit der Physik ist das o eine Sache …

Hatte nur nen alten Artikel über das Abbremsen von einem
Shuttle durch Gegenschub der Triebwerke gelesen und da war das
Problem der zusätzliche Treibstoff…

Am besten du überdenkst die Sache noch mal.

Gruß Uwi

#3

Hi,

Wie sollte das denn funktionieren? Bei einer gebogenen Röhre hättest du ja auf beiden Löchern den entsprechenden Druck und damit kaum eine Bremswirkung (von dem Luftwiderstand der Konstruktion mal abgesehen)… :wink:

Die Triebwerke, bzw. die Korrekturdüsen des Shuttles werden dazu benutzt die Geschwindigkeit in der Umlaufbahn zuverringern und in Folge dessen Richtung Erde zusinken.
Dort übernimmt die Atmosphere dann denn grössten Teil der Bremsarbeit (unschwer an der enstehenden Hitze und den dadurch notwendigen Hitzeschutzkacheln sichtbar).

Grüße
Felix

#4

Ich meine, könnte man die Atmosphere, die bei einem
Wiedereintritt an einem vorbeischießt nicht in Rohre an den
Seiten strömen lassen, wo sie verdichtet wird und dahinter
entgegengesetzt ausströmt?

Aha, eine neue Form von Perpetuum Mobile.

Wenn ein Fußball frontal gegen ein Auto fliegt und mit höherer Geschwindigkeit in entgegengesetzter Richtung abprallt, ist das dann auch „eine neue Form von Perpetuum Mobile“?

#5

Ich gebe ja zu, dass Physik nicht meine Stärke ist, aber diesen Gedanken, mit einem Perpetuum mobile zu vergleichen ist etwas weit hergeholt.Denn dieses verichtet meines Wissens nach Arbeit ohne dass es von außen Energie erhält.
In diesem Fall wäre jedoch sehr viel potentielle Energie vorhanden.
So, und warum das jetzt auch noch mit einem Ventilator auf einem Schiff verglichen wird verstehen wohl auch nur die Physikkecks…aber der Umkehrschub bei einem Flugzeug funktioniert ungefähr genauso wie der Ventilator…oder nicht?
Ich dachte eigentlich auch daran, dass die Austrittsströme im Windschatten, des Vehikels liegen, sodass nicht auf beiden Enden der Gleiche Druck liegt…dachte aber, dass ich das nicht erwähnen müsste.
So und jetzt nehmt meinen Gedanken weiter auseinander :wink:

#6

Nein, weil das Auto entsprechend langsamer wird. Der Zuwachs an kinetischer Energie des Fußballes wird also durch die Verringerung der kinetischen Energie des Autos erkauft. Mal ganz abgesehen davon, dass dies eine doch eher akademische Frage ist.

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#7

Hi CAP,

Glaub mir, das Letzte was du willst, ist dir ein mehrere Zehntausend Grad heisses Luftplasma IN das Raumfahrzeug zu holen. Man versucht eigentlich genau das Gegnteil, nämlich die Schockwelle (beim Hyperschallflug „strömt“ die Luft nicht am Rumpf vorbei, sondern wird vor dem Rumpf verdichtet) durch stumpfe Kanten und einen hohen Anstellwinkel möglichst weit weg vom Rumpf zu halten.

mfg
wiese

#8

Nein, weil das Auto entsprechend langsamer wird. Der Zuwachs
an kinetischer Energie des Fußballes wird also durch die
Verringerung der kinetischen Energie des Autos erkauft. Mal
ganz abgesehen davon, dass dies eine doch eher akademische
Frage ist.

Das trifft die Sache aber sehr genau. Ersetze Auto durch Raumfahrzeug und Ball durch Luftteichen. Das Problem dabei ist nur, dass das RFZ mit Hyperschall auf das Luftteilchen trifft, dieses sich aber nicht scheller als der Schall fortbewegen kann --> die Luft wird sehr stark komprimiert und heizt sich dabei auf.

#9

Wie kommst du auf die Idee, dass sich ein Lufteilchen nicht schneller als der Schall fortbewegen kann?

MfG Daniel

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1 Like
#10

Wie kommst du auf die Idee, dass sich ein Lufteilchen nicht
schneller als der Schall fortbewegen kann?

MfG Daniel

Ok, der Teil war Quatsch. Einzelne Luftteilchen können sich natürlich auch schneller bewegen.

#11

Das können nicht nur einzelne Luftteilchen, das können sogar sehr sehr viele Luftteilchen auf einmal, so dass man das ganze sogar als Kontinuum betrachten kann (man höre und staune!!!). Oder wie stellst du dir sonst die Funktionsprinzipien eines Überschallwindkanals vor?

MfG Daniel

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#12

Treibstoff, Gewicht, …
Hallo Experten,

Was spricht gegen eine Schubumkehr bei einem Shuttle oder
Ähnlichem ?

Die Verdichtung in einem Rohr, Umlenkung und Austritt nach vorne ist doch nichts anderes als eine Einrichtung zur Erhöhung des Luftwiderstandes. Genau den braucht man, um das Ding abzubremsen. Man braucht ja prinzipiell noch einmal die gleiche Energie wie beim Hochschiessen, um es wieder runter zu holen! Das mit Treibstoff zu machen, kommt aus Gewichtsgründen natürlich nicht in Frage. Also Abbremsen mit der Luftreibung. Da die Geschwindigkeit des Shuttles bei Wiedereintritt sehr hoch ist, die angeströmten Teile sich bekanntlich sehr hoch erhitzen, ergeben sich damit Probleme.

Ich meine, könnte man die Atmosphere, die bei einem
Wiedereintritt an einem vorbeischießt nicht in Rohre an den
Seiten strömen lassen, wo sie verdichtet wird und dahinter
entgegengesetzt ausströmt?

Wie gesagt: die extremen Temperaturen!

Hatte nur nen alten Artikel über das Abbremsen von einem
Shuttle durch Gegenschub der Triebwerke gelesen und da war das
Problem der zusätzliche Treibstoff…

Damit es überhaupt wieder aus der Umlaufbahn rauskommt, muss erstmal abgebremst werden. Das geht nur mit den Triebwerken in Gegenrichtung.

Gruss
Laika

#13

Oder wie stellst du dir sonst die Funktionsprinzipien eines
Überschallwindkanals vor?

MfG Daniel

Luft wird mit Schallgeschwindigkeit. Genau diese Expansion fehlt dir aber in der „freien“ Athmosphäre.

#14

Aerobreaking?
Hi,

kann mir jemand auf die Sprünge helfen?
Was spricht gegen eine Schubumkehr bei einem Shuttle oder
Ähnlichem ?

„Schubumkehr“ trifft es nicht ganz, da in der Luftfahrt aktiv mit Triebwerken gebremst wird. Das kostet Energie, die in einem Raumfahrzeug nur extrem begrenzt zur Verfügung steht.

Wenn, dann wäre ein Bremsmanöver, das möglichst ohne Einsatz von Treibstoff ausgeführt werden kann, das Mittel der Wahl.

Ich meine, könnte man die Atmosphere, die bei einem
Wiedereintritt an einem vorbeischießt nicht in Rohre an den
Seiten strömen lassen, wo sie verdichtet wird und dahinter
entgegengesetzt ausströmt?

Alternativ könntest du auch eine Art von „Bremsfallschirm“ benutzen. Aber, das wurde hier schon gesagt, die Temperaturen sind jenseits von Gut und Böse:wink: Kurz, im 4 stelligen Celsiusbereich möchte man ungern arbeiten.

Es gibt Raumsonden, die Aerobreaking nutzen: http://de.wikipedia.org/wiki/Atmosph%C3%A4renbremsung Für die bemannte Raumfahrt jedoch scheint es noch nicht geeignet. Es kostet Zeit, die man evtl. nicht hat oder ermöglichen möchte.
Im Moment heißt es : schnell rauf und schnell runter. Mal ganz davon abgesehen, daß ein Shuttle im Orbit nur noch Treibstoff für kleine Manöver besitzt, der Haupttank ist ja schon lange leer und bereits abgesprengt.

Gruß Ulrich

Das ist keine Lüge sondern eine sachzwangreduzierte Ehrlichkeit. (Dieter Hildebrandt)

#15

Hi CAP,

Glaub mir, das Letzte was du willst, ist dir ein mehrere
Zehntausend Grad heisses Luftplasma IN das Raumfahrzeug zu
holen. Man versucht eigentlich genau das Gegnteil, nämlich die
Schockwelle (beim Hyperschallflug „strömt“ die Luft nicht am
Rumpf vorbei, sondern wird vor dem Rumpf verdichtet) durch
stumpfe Kanten und einen hohen Anstellwinkel möglichst weit
weg vom Rumpf zu halten.

Gehen wir beim Raumfahrzeug mal von einer Rakte aus, die sich beim Wiederintritt senkrecht zur Erde bewegt.
Vor der Spitze würde sich das Plasma bilden und an den Seiten der Rakte würde die Luft vorbeischießen.
So, jetzt haben wir am hinteren Teil der Rakete überstehende „Schächte“ in die Luft einströmt und hinter den Schächten (also im Windschatten) entgegengesetzt bzw. leicht schräg wieder austritt.
So ungefähr war mein Gedanke…und ist das vom Prinzip her nicht ungefähr wie der Umkehrschub beim Triebwerk?

#16

Was spricht gegen eine Schubumkehr bei einem Shuttle oder
Ähnlichem ?

Die Verdichtung in einem Rohr, Umlenkung und Austritt nach
vorne ist doch nichts anderes als eine Einrichtung zur
Erhöhung des Luftwiderstandes. Genau den braucht man, um das
Ding abzubremsen. Man braucht ja prinzipiell noch einmal die
gleiche Energie wie beim Hochschiessen, um es wieder runter zu
holen! Das mit Treibstoff zu machen, kommt aus Gewichtsgründen
natürlich nicht in Frage. Also Abbremsen mit der Luftreibung.
Da die Geschwindigkeit des Shuttles bei Wiedereintritt sehr
hoch ist, die angeströmten Teile sich bekanntlich sehr hoch
erhitzen, ergeben sich damit Probleme.

Wenn ich die Luft verdichte und entgegengesetzt ausleite, müsste dann die Geschwindigkeit schneller sinken als bei einfachen Abbremsen durch den Luftwiderstand?

Ich meine, könnte man die Atmosphere, die bei einem
Wiedereintritt an einem vorbeischießt nicht in Rohre an den
Seiten strömen lassen, wo sie verdichtet wird und dahinter
entgegengesetzt ausströmt?

Wie gesagt: die extremen Temperaturen!

Die Temperaturen werden auch von den Hitzeschildkacheln des Shuttles ausgehalten, also ist das doch kein wirkliches Gegenargument.

Hatte nur nen alten Artikel über das Abbremsen von einem
Shuttle durch Gegenschub der Triebwerke gelesen und da war das
Problem der zusätzliche Treibstoff…

Damit es überhaupt wieder aus der Umlaufbahn rauskommt, muss
erstmal abgebremst werden. Das geht nur mit den Triebwerken in
Gegenrichtung.

Das ist klar.„das Problem…der zusätzliche Treibstoff“ das bezog sich auf die Aussage die du weiter oben auch erwähnt hast.

#17

So, jetzt haben wir am hinteren Teil der Rakete überstehende
„Schächte“ in die Luft einströmt und hinter den Schächten
(also im Windschatten) entgegengesetzt bzw. leicht schräg
wieder austritt.

Mal abgesehen von der Frage wozu das gut sein soll (normales Aerobraking reicht doch vollkommen) - aus welchem Material sollen diese Schächte denn bestehen?

#18

So, jetzt haben wir am hinteren Teil der Rakete überstehende
„Schächte“ in die Luft einströmt und hinter den Schächten
(also im Windschatten) entgegengesetzt bzw. leicht schräg
wieder austritt.

Mal abgesehen von der Frage wozu das gut sein soll (normales
Aerobraking reicht doch vollkommen)

Ich ging halt davon aus, dass die Geschwindigkeit somit viel schneller gedrosselt werden kann.

  • aus welchem Material
    sollen diese Schächte denn bestehen?

Wie wäre ist mit keramischen Verbundwerkstoffen sehr geringer Dichte…wie auch die Kacheln beim Shuttle?

#19

Luft wird mit Schallgeschwindigkeit. Genau diese Expansion fehlt dir
aber in der „freien“ Athmosphäre.

Wenn ich jetzt meine entgegenkommende Luft durch eine Verengung leite und Sie dann durch eine Düse entgegengesetzt ausleite ist diese dann nicht auch schneller als die eingeleitete und somit der Bremseffekt höher als der des Luftwiderstands?

#20

Wenn ich jetzt meine entgegenkommende Luft durch eine
Verengung leite und Sie dann durch eine Düse entgegengesetzt
ausleite ist diese dann nicht auch schneller als die
eingeleitete und somit der Bremseffekt höher als der des
Luftwiderstands?

Du entnimmst die Luft bei Umgebungsdruck, und bläst sie wieder raus bei Umgebungsdruck. Wenn beim Austritt eine höhere Geschwindigkeit auftreten soll als beim Eintritt, brauchst du eine Energiezufuhr (in Form von Treibstoff, den wir aus Kostengründen beim Eintritt nicht haben).

Der Totaldruck ist die Summe aus statischen und dynamischen Druck.
Dynamischer Druck wird über die Geschwindigkeit gebildet.
Ohne Energiezufuhr bleibt der Totaldruck konstant. Das heißt, wenn du ohne Energiezufuhr die Geschwindigkeit senkst erhöhst du den Druck (Verichter), erhöhst du die Geschwindigkeit sinkt der Druck (Turbine).
Bei einem Triebwerk findet die Energiezufuhr natürlich in der Brennkammer statt.

Gruß
TeaAge