Sie verspricht hohe Fluggeschwindigkeiten, niedrigen Treibstoffverbrauch, große Reichweite, geringe Instandhaltungskosten und ist dabei klein und stark: die Rotating Detonation Engine (RDE), auf Deutsch Umlauf-Detonationstriebwerk. Das Militär hat großes Interesse an dem neuartigen Kraftpaket, interessant ist die Technologie aber auch für die Raumfahrt und in Zukunft möglicherweise auch für die Zivilluftfahrt. Doch was ist eine RDE und wie funktioniert sie?
Das Herzstück einer RDE ist eine Umlauf-Detonationsbrennkammer (Rotating Detonation Combustor, RDC). Sie besteht aus zwei an den Enden offenen Zylindern, Einspritzdüsen am Lufteinlass und einer Zündanlage. Der Treibstoff wird kontinuierlich eingespritzt, mit der einströmenden Luft vermischt und anfangs extern gezündet. Abhängig von der Größe des Ringquerschnitts verbrennt das Gemisch überschallschnell (dann spricht man von Detonation), aufgrund der Geometrie entsteht eine oder mehrere umlaufende Detonationswellen.
In einer Umlauf-Detonationsbrennkammer (RDC) verläuft die Verbrennung mit Überschallgeschwindigkeit. Die Brennkammer ist einfach aufgebaut und kommt ohne bewegliche Teile aus.
Diese Schockwellen umrunden kontinuierlich mit hoher Frequenz (fünf bis sieben Kilohertz) die Brennkammer. Ihnen folgt ein Bereich mit hohem Druck, der das eingespritzte Luft-Treibstoff-Gemisch verdichtet, schnell erhitzt und zündet. So entsteht eine sich selbst erhaltende Verbrennung. Durch die Ausdehnung der Verbrennungsprodukte und den Druckabfall füllt das frische Gemisch die Brennkammer erneut. Stromabwärts verläuft die Schockwelle schräg, dort findet keine Verbrennung mehr statt. Die Verbrennungsprodukte verlassen den Rotating Detonation Combustor (RDC) am hinteren Ende.
Hinter der Detonationsfront folgt ein Bereich mit hohem Druck, in der Simulation rot dargestellt. Hier wird das Luft-Treibstoff-Gemisch verdichtet, erhitzt und entzündet.
Ziel ist ein Druckgewinn
Der Verbrennungsprozess in einer Umlauf-Detonationsbrennkammer führt zu einem Druckgewinn – zumindest in der Theorie (in der Praxis ist der Nachweis aufgrund verschiedener Faktoren bisher schwierig). Das ist der wesentliche Unterschied zu herkömmlichen Brennkammern, die bei konstantem Druck arbeiten und in denen die Verbrennung mit Unterschallgeschwindigkeit (man nennt das Deflagration) abläuft.
Vorteile der RDE sind ihr einfacher Aufbau, der ohne Ventile auskommt. Staustrahltriebwerke (Ramjets) ähneln RDEs zwar vom Aufbau her, aber die Verbrennung läuft mit Unterschallgeschwindigkeit ab. Bei Scramjets verbrennt das Luft-Treibstoff-Gemisch zwar überschallschnell wie in einer Umlauf-Detonationsbrennkammer. Aber bei Ramjet und Scramjet wird die einströmende Luft durch die spezielle Form des Einlasses abgebremst und dadurch komprimiert.
Ein weiterer Vorteil der RDE: Sie könnte durch ihren im Vergleich zu konventionellen Brennkammern um bis zu fünf Prozentpunkte höheren thermodynamischen Wirkungsgrad den spezifischen Treibstoffverbrauch um bis zu 30 Prozent senken.
Noch viele offene Fragen
Es gibt aber noch einige Herausforderungen bei der RDE: Die Einspritzdüsen müssen so designt sein, dass der Druckverlust möglichst gering ausfällt, die Verbrennung muss stabil erhalten werden und die Turbine muss die heißen, instationären und schnell eintretenden Abgase aus der Brennkammer verarbeiten können. Auch die Themen Brennkammerkühlung und Stickoxidausstoß werfen noch Fragen auf.
In den USA forschen unter anderem GE Aerospace und Pratt & Whitney an dem Konzept, vor allem für künftige militärische Hyperschallraketenantriebe. Den angeblich ersten Flugtest eines RDE-Raketentriebwerks in den USA führte Venus Aerospace im Mai 2025 durch. Der erste Raumflug einer RDE, entwickelt von der Nagoya-Universität, fand von Japan aus im Jahr 2022 statt.
In Europa gehört unter anderem die Technische Universität Berlin zu den Pionieren der Umlauf-Detonationstriebwerke für zivile Zwecke. Auch das Warschauer Łukasiewicz-Insitut für Luftfahrt forscht zu dem Thema. Ein Team des Instituts ließ bereits im September 2021 die erste Experimentalrakete mit einer RDE vom Testgelände Zielonka aus starten. China arbeitet ebenfalls an RDEs. 2024 stellte beispielsweise das chinesische Unternehmen Space Transportation auf der Space Tech Expo in Bremen den Prototyp seines Hyperschallraumflugzeugs Cuantianhou vor, das von zwei RDEs angetrieben werden soll.
GE Aerospace hat kürzlich zwei verschiedene Arten von RDEs nach eigenen Angaben erfolgreich getestet: eine in der Größe für Lenkflugkörper und eine mit zwei Betriebsmodi für Hochgeschwindigkeitsflugzeuge. Die Testläufe begannen Ende Juli im Aerospace Research Center in Niskayuna, New York. Die Testkampagne habe die Erwartungen übertroffen, einen robusten Betrieb sowie eine Verdreifachung des Massenstroms im Vergleich zu zuvor im Flug getesteten Demonstratoren für Hyperschalltechnologie gezeigt.
