Ein Nachbrenner kann den Schub des Basistriebwerks um 50 Prozent oder mehr steigern, was besonders für Kampfflugzeuge wichtig ist: Sie müssen mit hohen Beschleunigungen operieren können, um einem Gegner zu entkommen oder Abfangmanöver zu fliegen. Doch auch in den zivilen Flugzeugbau hat der Nachbrenner kurz Einzug gehalten. Die Überschallflüge mit der Concorde und der Tupolew Tu-144 waren nur mit einer Nachverbrennung realisierbar. Problem: Der Einsatz von Nachbrennern ist nicht nur optisch spektakulär, sondern auch extrem laut – für die zivile Nutzung eher suboptimal.
Kraftvoll, aber durstig
Die Schuberhöhung durch Nachbrenner hängt von der Fluggeschwindigkeit ab: Je höher die Geschwindigkeit, desto stärker wird der Schub erhöht. Dabei steigt der spezifische Kraftstoffverbrauch stark an. Ein Nachbrenner verbrennt das aus der Turbine ausströmende, heiße Gas mit zusätzlichem Krafstoff in einem Rohr ein weiteres Mal. Möglich macht dies ein ausreichend hoher Sauerstoffgehalt des Gases.
Wie arbeitet ein Nachbrenner?
Der Nachbrenner besteht aus vier größeren Bauteilen: dem Nachbrennerrohr, dem Einspritzsystem, dem Flammenhalter und der regelbaren Schubdüse. Das Nachbrennrohr ist mit einzelnen Flammrohr-Einsätzen aus einem hochwarmfesten Werkstoff ausgestattet. Schlitze ermöglichen ein Zuströmen von Kühlluft durch den Raum zwischen dem Außenmantel und dem Flammrohr. Die regelbare Schubdüse schließt an das Nachbrennerrohr an. Die Servozylinder zur Verstellung der Düse sind außen befestigt. Ist der Nachbrenner nicht in Betrieb, wird die Düse auf den kleinstmöglichen Querschnitt gestellt. Drittes Element ist das Einspritzsystem, welches die erforderliche Menge an Treibstoff gleichmäßig in der Strömung verteilt. Die dazu erforderlichen Leitungen sind kreisförmig verteilt. Die Einspritzrohre sind vielfach mit Bohrlöchern ausgestattet, durch die der Brennstoff im rechten Winkel zur Hauptströmung eingespritzt wird. Das vierte Bauteil ist der sogenannte Flammenhalter, der an die Einspritzdüsen anschließt. Sein V-förmiger Querschnitt erzeugt stehende Wirbel und Rückströmzonen, in denen sich die Flamme halten kann. Dieses System ist nötig, da die Strömungsgeschwindigkeit des Gases höher ist als die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Verbrennung. Mit einer möglichst strömungsungünstigen Form soll ein Forttragen der Flamme verhindert werden. Meist werden mehrere Flammenhalterringe verwendet, die in der Tiefe variieren.
Allzeit bereit
Gezündet wird immer mittels Fremdzündung. Diese Anlage wird automatisch eingeschaltet, sobald der Pilot den Leistungshebel auf Nachbrennerbetrieb stellt. Zur Zündung gibt es mehrere Möglichkeiten, weit verbreitet ist die Verwendung eines eigenen Fackelzünders, der bei eingeschaltetem Nachbrenner ständig mitbrennt. Obwohl die Zündungsfähigkeit des Gases von Flughöhe und Machzahl abhängig ist, kann mit dieser Methode eine stete Zünd-bereitschaft hergestellt werden.
