Marquardt RJ43

Aufgeschnittenes Marquardt RJ43-MA-9 Ramjet-Triebwerk im San Diego Air & Space Museum, Gillespie Field

Das Marquardt RJ43 ist ein Staustrahltriebwerk (engl. ramjet), das in den 1950er und 1960er Jahren in einer Reihe von unbemannten Luftfahrzeugen eingesetzt wurde. Es handelt sich um eins der ersten Beispiele für die Verwendung von Staustrahltriebwerken in großen Stückzahlen. Alleine für die Bomarc-Flugabwehrrakete wurden über 1200 Stück gebaut.[1]

Entwicklung

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Die Entwicklung des Marquardt RJ43 ist eng verbunden mit der Luftabwehrrakete Bomarc. 1949 beauftragte die United States Air Force (USAF) die Firma Boeing mit einer Studie für die Möglichkeiten einer Überschall-Flugabwehrrakete.[1] Die technischen Daten für diese Rakete wurden im September 1950 festgelegt. Im Januar 1951 erhielt Boeing den Auftrag zur Entwicklung der Rakete. Die Firma Marquardt wurde mit der Entwicklung eines Staustrahltriebwerks für das Fluggerät beauftragt.[2]

Bereits zum Zeitpunkt der Entwicklung war klar, dass Staustrahltriebwerke nur eine kurzfristige Lösung sein würden. Raketen- und Turbinen-Strahltriebwerke würden die Leistungen von Staustrahltriebwerken bald übertreffen.[3] Aber Ende der 1940er und in den frühen 1950er Jahren waren weder Raketen noch Turbinen-Strahltriebwerke leistungsfähig genug, um die von der USAF gestellten Anforderungen zu erfüllen. Die Brenndauer von Raketentriebwerken war zu gering für Flüge durch die Atmosphäre von mehr als 150 Kilometern, die Schubkraft von Turbinen-Strahltriebwerke zu gering für Geschwindigkeiten bis zu Mach 3. Staustrahltriebwerke waren kurzfristig die einzig praktikable Lösung.[4]

1953 war die Entwicklung am RJ43-Triebwerk weitestgehend abgeschlossen.[2] Die Erprobung des Triebwerks fand mit dem Versuchsflugzeug Lockheed X-7 statt, das eigens für die Entwicklung von Staustrahltriebwerken gebaut worden war.[5] Flüge der X-7 hatten bereits 1952 begonnen, für Tests mit dem Staustrahltriebwerk Wright Aeronautical XRJ-47, welches in der Folge dann im Überschall-Marschflugkörper SM-64 Navaho verwendet wurde.[6]

Einsatz

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Haupteinsatzzweck der RJ43-Ramjets war bis in die 1970er Jahre die Flugabwehrrakete Bomarc.[7] In den beiden unterschiedlichen Versionen der Bomarc wurden zwei Versionen des Marquardt-Ramjets verbaut. Die Bomarc-Version CIM-10A verwendete je zwei RJ43-MA3 (11.500 lb Schub), die CIM-10B hingegen zwei RJ43-MA7 (12.000 lb Schub).[8]

Neben X-7 und Bomarc verwendeten noch weitere Fluggeräte den RJ43-Ramjet: die Zieldarstellungsdrohne Lockheed AQM-60[9] sowie das überschallschnelle, unbemannte Aufklärungsflugzeug Lockheed D-21[10] Die in der D-21 verbaute Variante des Triebwerks hatte die Bezeichnung MA-20S4. Diese Variante war für den Betrieb bei niedrigerem Luftdruck und höheren Temperaturen optimiert.[11]

Einzelnachweise

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  1. ↑ a b Robert S. Arrighi: Pursuit of Power – NASA’s Propulsion Systems Laboratory No. 1 and 2. Hrsg.: National Aeronautics and Space Administration. NASA History Program Office, Public Outreach Division, Washington, DC 2012, S. 64 (nasa.gov [PDF]): „In 1949 the air force contracted with Boeing to research the possibility of a supersonic anti-aircraft missile. The University of Michigan Aeronautical Research Center was soon brought in as a partner, and the program was named Bomarc. Development officially began in January 1951, and the first test flight was on 10 September 1952 […]. Its final climb to 60,000 feet and cruising speed of Mach 2.5 were powered by two 28-inch-diameter Marquardt RJ43-MA-3 ramjet engines. Marquardt was a California-based company that had focused exclusively on ramjets since 1944. Its Ogden, Utah, plant produced over 1.200 ramjets for the Bomarc program.“
  2. ↑ a b T. A. Heppenheimer: Facing the Heat Barrier – A History of Hypersonics. Hrsg.: National Aeronautics and Space Administration. NASA History Program Office, Public Outreach Division, Washington, DC 2012, ISBN 978-0-16-083155-3, S. 94 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche): „Specifications for this missile were written in September 1950. In January 1951 an Air Force letter contract designated Boeing as the prime contractor, with Marquardt Aircraft winning a subcontract to build its ramjet. The development of this engine went forward rapidly. In July 1953 officials of the Air Force’s Air Materiel Command declared that work on the 28-inch engine was essentially complete.“
  3. ↑ Thomas A. Ward: Aerospace Propulsion Systems. John Wiley & Sons, 2010, ISBN 978-0-470-82497-9, S. 395 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche): „Despite these early successes, ramjet engines initially developed slowly and were initially used in just a few applications such as target drones or surface-to-air missiles. Many engineers believed that afterburning turbojet engines or liquid rockets could perform just as well or better. Also the ramjet engine requirement of a booster complicated its use in manned aircraft.“
  4. ↑ Harold E. Gilreath: Beginning of hypersonic Ramjet research at APL. In: jhuapl.edu/. Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Juli 1990, abgerufen am 1. Februar 2024 (englisch): „Ramjets were facing increasing competition from turbojet and rocket engines. […] Avery was an expert in rocketry, but he understood the importance of the ramjet. He knew that for flight in the atmosphere over ranges greater than 100 miles and at speeds greater than Mach 3, a ramjet was the only practical choice.“
  5. ↑ X-7. Abgerufen am 1. Februar 2024.
  6. ↑ Wright Aeronautical XRJ47-W-3 Ramjet Engine | National Air and Space Museum. Abgerufen am 1. Februar 2024 (englisch).
  7. ↑ Jeremy R. Kinney: The Power for Flight – NASA’s Contributions to Aircraft Propulsion (= NASA Aeronautics Book Series, band 631). National Aeronautics and Space Administration, Washington, DC 2017, ISBN 978-1-62683-037-0, S. 38: „The Bomarc relied upon two 28-inch-diameter Marquardt RJ43 ramjets to propel it above Mach 2. For the Navaho’s twin 48-inch-diameter Pratt & Whitney RJ47s, they investigated ignition, burner and flame holder designs, fuel flow control, and overall engine performance […]. The advent of faster-response intercontinental ballistic missiles […] made the Navaho short-lived, but the Bomarc became a standard surface-to-air missile for the United States and Canada, tasked with defending the North American continent against incoming Soviet nuclear bombers.“
  8. ↑ Gallery of USAF Weapons – Air Force Missiles. In: Air Force Association (Hrsg.): Air Force and Space Digest. Band 46, 1963, S. 196 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  9. ↑ Bill Yenne: Area 51 – Black Jets. Zenith Press, Minneapolis 2018, ISBN 978-0-7603-4426-2, S. 95 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  10. ↑ Lockheed D-21B. In: https://www.nationalmuseum.af.mil. National Museum of the United States Air Force, abgerufen am 1. Februar 2024 (amerikanisches Englisch).
  11. ↑ James C. Goodall: 75 years of the Lockheed Martin Skunk Works. Bloomsbury Publishing, 2021, ISBN 978-1-4728-4648-8, S. 159 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche): „The MA-20S4 engine employed in the D-21 used many MA-11 components but was modified to operate at lower pressures and higher temperatures. The S4 was immersed in the body of the D-21 and had no inlet structures of its own because it utilized the D-21's inlet system. The engine’s center body and main structure remained to house the fuel control, fuel pump, fuel injector nozzles and flame-holder assemblies. The D21's XRJ-MA-20S4 would be powered up during its entire flight of over 1.5 hours.“