Frage von Profchiller, 43

Physikalische Frage zu der Form des Ausstoß eines Kampfjets, aus seinem Düsentriebwerk(mit Bild Link zur Verdeutlichung)?

Wenn meist ein militärischer Jet viel Kraft gibt/seinen Afterburner anwirft, dann sieht man hinten diese wunderschöne blaue Flamme. Zu dieser "Flamme" hab ich 2 Fragen:

Erstens, ist sie eine banaler überdimensionierter Bunsenbrenner und mit Creme-Brulė-Brennern aus der Küche zu vergleichen?

Zweitens sieht man wie auf diesem Bild 2 eine Welle/Schichten von Hitze in dem Ausstoß. http://p5.focus.de/img/fotos/crop4255841/8690609713-cfreecrop_21_9-w1280-h720-ot... Sind dies einfach nur die diskreten Energieniveaus der Atome, wie man sie in dem äußerst bekannten und mit dem Nobelpreis prämiertem Frank-Hertz-Versuch schon lange vorher gesehen hat? Bild zum Versuch: wikipedia DOT org/wiki/Datei:Franck-Hertz-Neon-3.png

Expertenantwort
von Hamburger02, Community-Experte für Physik, 11

1. Im Prinzip ja. Du müsstest dir nur noch vorstellen, dass der Bunsenbrenner bzw. der Küchenbrenner einen Ventilator hätte, der die Verbrennungsluft durchpustet.

2. Die Abgase werden mit mehrfacher Schallgeschwindigkeit ausgestoßen. Gase verlangsamen ihre Geschwindigkeit aus dem Überschallbereiche in den Unterschallbereich nicht kontinuierlich, sondern schrittweise in mehreren Stufen, den sogenannten Verdichtungsstößen. Diese Verdichtungsstöße haben eine höhere Konzentration an Gasen, weswegen man sie im Strahl sehen kann. Aus der Anzahl der Verdichtungsstöße kann man grob auf die Geschwindigkeit schließen, mit der die Abgase ausgestoßen werden.

Antwort
von NoHumanBeing, 23

Zur Frage 1: Naja, irgendwie schon, allerdings sitzt da ein "normales" Strahltriebwerk "davor", das schonmal eine hohe Temperatur und hohe Drücke bereitstellt. In dessen Abgas wird dann nochmal Treibstoff eingespritzt und entzündet. Da Strahltriebwerke grundsätzlich mit sehr starkem Luftüberschuss arbeiten, um die Temperaturen in Regionen zu halten, für die die verwendeten Werkstoffe ausgelegt sind, ist noch mehr als genug Sauerstoff da, um weiteren Kraftstoff zu verbrennen.

Zur Frage 2: Was Du in der Flamme des Triebwerks siehst, sind einfach nur Dichteschwankungen in der Flammenfront. Man bezeichnet die als Mach'sche Knoten oder im Englischen als "shock diamond". Die genaue Physik dahinter scheint etwas komplizierter zu sein.

https://en.wikipedia.org/wiki/Shock\_diamond

Expertenantwort
von ramay1418, Community-Experte für fliegen, 9

1) Ja, es ist so etwas wie ein Bunsenbrenner, nur dass der nicht ganz soviel Vortrieb liefert bzw. umgekehrt ein Nachbrenner zur Zubereitung einer Crème brûlée ungeeignet ist, weil er selten in die Küche passt. 

2) Es handelt sich um "Mach'sche Knoten", Verdichtungsstöße der Luft, die sich  longitudinal, also in Längsrichtung der Bewegung ausbreiten. 

Für die praktische Anwendung von Nachbrennern in Überschallflugzeugen spielen eventuell vorhandene quantenmechanische Effekte hier keine allzu große Rolle. 

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