Ein neuer Flugzeugantrieb?

Man nennt es das Fluidic Propulsive System. (FPS), bedeutet das "Flüssigkeits-Antriebssystem", oder vielleicht eher das "flüssigkeitsbasierte Antriebssystem", oder eigentlich "Flüssigkeitsphysik". Tatsächlich handelt es sich nicht um eine Flüssigkeit, sondern um ein Gas, schlicht und einfach um Luft, die aus physikalischer Sicht ebenfalls als eine sehr niedrigviskose Flüssigkeit betrachtet werden kann.

Prototypen dieser Antriebe werden seit einiger Zeit von Andrei Evulet aus Rumänien gebaut, der über 15 Jahre Erfahrung bei GE Aviation verfügt. Er war verantwortlich für die Technologie, die Teil des größten Strahltriebwerks der Welt, des GE9X, ist, das an der Boeing 777X arbeitet. Zusammen mit seinem Schulfreund Denis Dancanet gründete er vor einigen Jahren Jetoptera. Sie ließen sich von der Idee leiten, ein neues Antriebssystem zu schaffen, das sich ideal für die Senkrechtstartflüge von VTOL eignet und sowohl den Einsatz großer unbemannter Drohnen als auch fliegender Autos ermöglicht.

Jetoptera ist, wie die Gründer betonen, ein Unternehmen, das sich mit Antriebssystemen beschäftigt. Die Flugzeugprototypen, die das Unternehmen baut, sind kein Selbstzweck, und Jetoptera hat nicht die Absicht, sich dem Bau von Flugmaschinen zu widmen. Sie dient der Demonstration dieser Technologie. Um zu erklären, was sie im Lufttransport anstreben, beginnen die Vertreter des Unternehmens mit dem Bau von Hubschraubern. Es handelt sich um beliebte Flugapparate, aber sie waren nie als ein gewöhnliches Transportmittel, ein fliegendes Taxi, gedacht. Sie haben große Rotoren, die während des Spinnens große Flächen einnehmen.

Es ist etwas gefährlich, sich diesen Maschinen zu nähern. Darüber hinaus sind sie in ihrer Manövrierfähigkeit eingeschränkt, laut, teuer und schwer zu steuern. Mit einem Wort, es ist kein ideales Flugmittel, obwohl es natürlich im Vergleich zu den anspruchsvollen Start- und Landebahnen von Flugzeugen viele Vorteile hat.

Drehungen ohne Turbinen und Propeller

Die Antriebe des Unternehmens nutzen den so genannten Coandă Effekt, d.h. das Phänomen, dass eine strömende Flüssigkeit (oder ein Gas, wenn wir es als eine sehr niedrigviskose Flüssigkeit betrachten) an der nächstgelegenen Oberfläche "klebt" und trotz ihrer wechselnden Krümmung "kleben" bleibt. Sein Entdecker gilt als Henri Coandă, ein rumänischer Luft- und Raumfahrtingenieur und Konstrukteur, der zwischen 1886 und 1972 lebte. Die Übereinstimmung der Herkunft mit den Gründern von Jetopter ist wahrscheinlich kein Zufall.
Entdeckt wurde sie bei den Forschungen am ersten Jet der Welt. Coandă baute ein Holzflugzeug mit einem Düsenantrieb in Form eines Kolbenmotors, der einen Kompressor antreibt, hinter dem sich eine Brennkammer befindet. In dieser Kammer wurden die Abgase des Motors verbrannt. Dieses Triebwerk erzeugte 1910 einen Schub von 2160 N.

Der Effekt ist, dass ein frei fließender Strahl die stationären Flüssigkeitsteilchen in unmittelbarer Nähe beschleunigt und so einen Niederdruck-"Schutzschild" um sie herum bildet. Wird an dieser Stelle eine glatte Oberfläche auf den Strahl aufgebracht, so wird der Strahl zur Oberfläche hin abgelenkt und durch den Umgebungsdruck gegen diese "gedrückt". Wenn das Flugzeug nicht zu stark gekrümmt ist, kann der Strahl unter bestimmten Bedingungen auch nach der Bewegung um die gekrümmte Fläche an ihr haften bleiben, d.h. eine volle Umdrehung ausführen. Die Kräfte, die eine Änderung der Strömungsrichtung erzwingen, erzwingen auch eine identische, aber entgegengesetzte Drehung, eine Kraft auf die Oberfläche, auf der die Flüssigkeit/das Gas strömt. Die resultierenden Kräfte können zur Erzeugung einer Auftriebskraft genutzt werden.

Diese Idee wurde in den 1960er- und 1970er-Jahren erprobt, als die NASA und das US-Militär an Überschall-Düsenflugzeugen arbeiteten. Sie wurde schließlich durch einen in Großbritannien entwickelten Jet - Harrier - ersetzt. Es war kein Überschall und nutzt nicht den Coandă Effekt, aber es ist ein senkrecht startender und landender Jet und funktioniert gut genug für seinen Zweck.
Der Coandă Effekt wird u.a. bei Dyson Ventilatoren eingesetzt, obwohl das erste Patent in diesem Bereich 1981 an Toshiba erteilt wurde. Bei dieser Art von Vorrichtung wird Gas in die Felge geblasen, so dass der Coandă Effekt an der Innenseite der Felge haften bleibt und die stehende Luft aus dem Raum im Inneren des Rings "ansaugt". Auf diese Weise ist die Menge der bewegten Luft um ein Vielfaches größer als bei einem klassischen Ventilator, was den Wirkungsgrad verbessert.

Etwas zwischen einem Flugzeug und einem Hubschrauber ohne Mängel in beiden Ausführungen

Die Entwürfe der Jetopter-Antriebe) funktionieren ein wenig wie die Dyson-Fans. Für das stärkste Modell gibt der Hersteller ein Schub-/Gewichtsverhältnis von 5 an. Zum Vergleich: Das Verhältnis für konventionelle Triebwerke, die in modernen Linienflugzeugen verwendet werden, beträgt 5,0 für die Boeing 737-800 und 5,5 für den Airbus A380. Die rumänischen Konstrukteure wurden aufgefordert, diese Triebwerke unter Nutzung des Coandă Effekts so zu konstruieren, dass sie nicht nur einen nützlichen Schub erzeugen, sondern, was noch wichtiger ist, dass sie mehr Schub erzeugen, wenn sie sich durch die Luft bewegen. Außerdem wollten sie, dass dasselbe System sowohl für den Vertikalauftrieb als auch für den Vorwärtsflug verwendet wird, um Gewicht und Komplexität zu sparen. Ihr Design ermöglicht eine einfache Drehung der Triebwerke, es bewegt sich nichts außer Luft, und sie haben ein kompaktes Design. Der andere Teil der Konstruktion erhöht die Schubkraft, indem er die Luft aus der Umgebung einfängt und durch die Triebwerke beschleunigt. Nach den Daten des Jetopters befindet sich die Effizienz dieses Antriebs in der Position zwischen dem Hubschrauber und dem Flugzeug. Zum Beispiel ist er schneller als ein Hubschrauber, mit einer Höchstgeschwindigkeit von etwa 320 km pro Stunde, wenn die Triebwerke vollständig geöffnet sind. Die Konstrukteure behaupten, dass eine der Varianten dank der optimalen Anbringung der Triebwerke bis zu 740 km/h erreichen kann. Die Konstruktion ist beim Schweben an Ort und Stelle nicht so effektiv wie ein typischer Hubschrauber, aber im Vergleich zu den bekannten VTOL-Maschinen hat er bei dieser Art des Aufstiegs eine viel bessere Leistung.