Schub-Gewicht-Verhältnis

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Das Schub-Gewicht-Verhältnis ist definiert durch den Quotienten aus der Schubkraft Fs eines Flugkörpers und dessen Gewichtskraft. Die Gewichtskraft ist dabei das Produkt aus seiner Masse m und der Schwerebeschleunigung g.

\frac\text{Schubkraft}\text{Gewichtskraft} = \frac{F_\mathrm{s}}{mg}

Ein Schub-Gewicht-Verhältnis von über 1 ermöglicht daher den Flug senkrecht nach oben, also ohne den aerodynamischen Auftrieb. Raketen, Senkrechtstarter und Hubschrauber benötigen daher ein Schub-Gewicht-Verhältnis von über 1. Bei Kampfflugzeugen ist das Schub-Gewicht-Verhältnis neben der Flächenbelastung der Tragflächen eine der beiden wichtigsten Kenngrößen.

Beispiele[Bearbeiten]

Eine senkrecht startende bemannte Rakete hat bei der Zündung der Triebwerke mit vollen Tanks sinnvollerweise ein Schub-Gewicht-Verhältnis von knapp unter eins, und steht somit noch sicher auf der Startrampe bis alle Triebwerke gleichmäßig laufen. Durch den enormen Treibstoffverbrauch nimmt das Gewicht sehr schnell ab, das Schub-Gewicht-Verhältnis steigt auf 1, wobei die Rakete anfängt zu schweben, und steigt dann gleich auf über 1, wodurch die Rakete sanft beschleunigend die Startrampe verlässt. In einigen Kilometer Höhe ist der Treibstoff der ersten Stufe größtenteils verbrannt, das Gewicht somit geringer, und das Schub-Gewicht-Verhältnis liegt bei ca. 3, wodurch bei weiterhin senkrechten Flug die Rakete nun mit 2g sehr stark beschleunigt bis der Treibstoff der ersten Stufe zu Ende geht. Durch Abwurf der leeren ersten Stufe reduziert sich die Masse der Restrakete.

Normale Flugzeuge, auch viele Kampfflugzeuge, haben beim Start mit typischer Beladung ein Schub-Gewicht-Verhältnis von deutlich unter 1 und beschleunigen zunächst horizontal auf der Startbahn. Dann gehen sie in den schrägen Steigflug über. Zwar können Flugzeuge mit ausreichend hoher horizontaler Geschwindigkeit beginnend einen steilen[1] Parabelflug, senkrechten Flug oder Looping für einige Sekunden ausführen, aber auf Dauer (d.h. länger als ca. 10 Sekunden) sind die Triebwerke bzw. die Steigleistung nicht stark genug, das Flugzeug würde seinen Schwung verlieren, zu langsam werden und abstürzen sofern nicht wieder in einen flacheren Winkel gesteuert wird.

Düsen-Jagdflugzeuge bzw. Abfangjäger seit den 1970er Jahren weisen auch mit Beladung ein Schub-Gewicht-Verhältnis von knapp über 1 auf und können nach dem Start senkrecht in den Himmel beschleunigen, wie etwa eine[2] MiG-29. Mit einer unbewaffneten, erleichterten und passend betankten F-15 wurden 1975 mehrere Rekorde[3] aufgestellt, etwa auf 12000m in unter einer Minute. Am Start wurde der Jäger festgehalten bis maximaler Schub mit Nachbrenner erreicht war, wonach die F-15 bereits nach ca. 140 m oder 7 Flugzeuglängen Rollweg abhob und nach 23 Sekunden die Schallmauer durchbrach.

Modell Erstflug/Herkunft Schub-Gewicht-Verhältnis Masse (normales Startgewicht)
Eurofighter 1994Europaische UnionEuropäische Union 1,18 000000000015500.000000000015.500 kg
McDonnell Douglas C-17 (leer) 1991Vereinigte StaatenVereinigte Staaten 0,62 000000000122016.0000000000122.016 kg
McDonnell Douglas C-17 (maximal beladen) 1991Vereinigte StaatenVereinigte Staaten 0,29 000000000263083.0000000000263.083 kg
Lockheed Martin F-35A 2006Vereinigte StaatenVereinigte Staaten 0,88 000000000022280.000000000022.280 kg
McDonnell Douglas F-15E Strike Eagle 1986Vereinigte StaatenVereinigte Staaten 0,93 000000000028440.000000000028.440 kg
McDonnell Douglas F-15C Eagle 1972Vereinigte StaatenVereinigte Staaten 1,07 000000000020185.000000000020.185 kg
MiG-29 1977Sowjetunion 1955Sowjetunion 0,99 000000000016800.000000000016.800 kg
MiG-29K 1989Sowjetunion 1955Sowjetunion 0,95 000000000018500.000000000018.500 kg
MiG-29M 1986Sowjetunion 1955Sowjetunion 1,03 000000000017500.000000000017.500 kg
Su-27P 1977Sowjetunion 1955Sowjetunion 1,07 000000000023430.000000000023.430 kg
Suchoi T-50 2010RusslandRussland 1,38 000000000026000.000000000026.000 kg
General Dynamics F-16 1974Vereinigte StaatenVereinigte Staaten 1,096 000000000012003.000000000012.003 kg
Space Shuttle 1981Vereinigte StaatenVereinigte Staaten 0,5–3 000000000002046.00000000002.046 t
Boeing 757-200 (leer) 1982Vereinigte StaatenVereinigte Staaten 0,68 000000000057840.000000000057.840 kg

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Boeing Prepares the 787-9 Dreamliner for the 2015 Paris Air Show
  2. RIAT 2015 Incredible Vertical Takeoff MiG-29 and Cockpit View Footage auf YouTube
  3. VIDEO: Watch Streak Eagle Smash Time-to-Climb Records in 1975