Schubvektorsteuerung

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Vektorsteuer X-31

Schubvektorsteuerung bezeichnet eine bewusste Richtungsänderung der Schubkraft. Wie z. B. die Lenkbewegungen des Abgasstrahls eines Düsenantriebes. Sie wird meist bei militärischen Flugzeugen sowie Raketen eingesetzt, um die Manövrierfähigkeit zu verbessern. Erreicht wird die Veränderung der Schubwirkungsrichtung (Schubvektor) in der Realität entweder mit Umlenkblechen hinter dem Triebwerk oder durch einem schwenkbaren Triebwerksauslass.

Neben konventionell startenden Flugzeugen wird Schubvektorsteuerung auch bei Senkrechtstartern verwendet. Schubvektorsteuerungen werden für Langstreckenraketen in der Startphase sowie im Vakuum des Weltraumes eingesetzt da eine aerodynamische Steuerung durch Ruder im Vakuum nicht möglich ist.

Zum Schwenken der Düsen werden hydraulische oder elektrische Aktuatoren verwendet. Bei sehr großen Triebwerken jeweils die erste Stufe (wie zum Beispiel Ariane 5, Delta IV, Atlas, Space Shuttle) werden aufgrund der benötigten hohen Kräfte hydraulische Aktuatoren verwendet. In den oberen leichteren Stufen wie zum Beispiel der Ariane 5 werden elektrische Aktuatoren verwendet, da diese weniger Energie verbrauchen, leichter zu lagern und zu installieren sind und kein Hydrauliköl bereit gehalten werden muss.

Steuerungsarten

Wird der Abgasstrahl nur in einer Ebene abgelenkt, bezeichnet man dies als 2D-Schubvektor. Bei einer in alle Richtungen schwenkbaren Düse 3D-Schubvektor. Das bekannteste Flugzeug, welches die beiden Steuerung nutzt ist der britische Senkrechtstarter Harrier. Zum Bremsen 2D und zum Fliegen von Manövern die 3D.

Technik bei Raketen

Bei Raketen haben sich hauptsächlich Schubvektorsteuerungen durchgesetzt zum:

• Schwenken des gesamten Raketentriebswerkes in zwei Achsen
• Schwenken der Düse, dies wird überwiegend bei Feststoffboostern verwendet (zum Beispiel Space Shuttle Feststoffbooster), da ein Schwenken des gesamten Boosters nicht möglich ist.
• Drehbares Strahlruder im Abgasstrom

Anwendung Schiffsantrieb

Nach demselben Prinzip arbeiten auch Jetantriebe im Schiffbau (z. B. Schnellfähren). Das Problem der thermischen Belastung ist im Schiffbau naturgemäß zu vernachlässigen, so dass die Schubvektorsteuerung hier schon rund 50 Jahre vorher eingesetzt wurde als in der Raum- und Luftfahrt.

Hovercrafts verfügen schon seit längerer Zeit über Steuerklappen hinter ihren Antriebspropellern, die Ruder überflüssig machten.

Naviblock

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Flugzeug bei Nacht

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Quellen

• Schubvektorsteuerung über Gasgeneratorabgase
• Shuttle Antriebssystem für die Schubvektorkontrolle NASA)